1、第6课时用双缝干涉测光的波长一、实验目的1了解光波产生稳定的干涉现象的条件。2观察白光和单色光的双缝干涉图样。3测定单色光的波长。二、实验原理单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)条纹间的距离x与双缝间的距离d、双缝到屏的距离l、单色光的波长之间满足x。三、实验器材双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)，另外还有学生电源、导线、刻度尺。谨记部分器材用途滤光片提供单色光单缝提供光线稳定的光源双缝提供相干光测量头测定条纹间距四、实验步骤1安装仪器、观察干涉条纹(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安装在光具座上，如图所示。(2)接好光
2、源，打开开关，使灯丝正常发光。(3)调节各器件的高度，使光源发出的光能沿遮光筒的轴线到屏。(4)安装双缝和单缝，使缝的中点大致位于遮光筒的轴线上，且双缝与单缝相互平行，二者间距约510 cm，这时，可观察白光的干涉条纹。(5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。2测定单色光的波长(1)安装测量头，调节至可观察到清晰的干涉条纹。(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮条纹。(3)用刻度尺测量双缝到屏的距离l(d是已知的)。(4)重复测量。
3、五、数据处理1条纹间距x。2波长x。3计算多组数据，求的平均值。六、误差分析1双缝到屏的距离l的测量存在误差。2测条纹间距x带来的误差(1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度。(2)误认为x为亮(暗)条纹的宽度。(3)分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心。(4)测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清。七、注意事项1双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，且注意保养。2安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当。3光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。4照在屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、遮光
4、筒不共轴所致；干涉条纹不清晰的一般原因是单缝与双缝不平行，故应正确调节。1利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距d0.5 mm，双缝与光屏间距离L0.5 m，用某种单色光照射双缝得到干涉图样如图1所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图2所示，则图中A位置的游标卡尺读数为_m，B位置的游标卡尺读数为_m，单色光的波长为_m。解析：题图2所示游标卡尺的精确度为0.1 mm，故A位置读数为11 mm0.12 mm11.2 mm1.12102 m；B位置读数为15 mm0.17 mm15.7 mm1.57102 m；故x m6.4104 m；由x可得x m6.4107 m。答案：1.1210
5、21.571026.41072用双缝干涉测光的波长的实验装置如图甲所示，已知单缝与双缝的距离L160 mm，双缝与光屏的距离L2700 mm，单缝宽d10.10 mm，双缝间距d20.25 mm。(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮条纹的中心时，手轮上的读数如图乙所示，则对准第1条时读数x1_mm，对准第4条时读数x2_mm，相邻两条亮条纹间的距离x_mm。(2)本实验中计算波长的公式_，求得的波长是_nm(结果保留三位有效数字)。解析：(1)对准第1条时读数x1(20.0119.0)mm2.190 mm，对准第4条时读数x2(7.50.0136.9)mm7.869 mm，相邻两条亮
6、条纹间的距离x1.893 mm。(2)由条纹间距公式x可得，本实验中x，波长1.893103 m6.76107 m676 nm。答案：(1)2.1907.8691.893(2)x6763(2019全国卷)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可_；A将单缝向双缝靠近B将屏向靠近双缝的方向移动C将屏向远离双缝的方向移动D使用间距更小的双缝(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x，则单色光的波长 _；(3)某次测量
7、时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为_nm(结果保留3位有效数字)。解析：(1)相邻亮(暗)干涉条纹的宽度x，要增加观察到的条纹个数，即减小x，需增大d或减小l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动或使用间距更大的双缝，选项B正确。(2)第1条暗条纹到第n条暗条纹间的距离为x，则相邻暗条纹间的距离x，又x，解得。(3)由，代入数据解得630 nm。答案：(1)B(2)(3)630本实验常考双缝干涉仪器的安装、实验步骤及注意事项、x的测量和光的波长的计算。安装实验仪器要注意各种元件的安放顺
8、序，实验步骤中需要牢记注意事项，另外还要准确掌握x的测量方法和的计算方法。 课时跟踪检测 1研究双缝干涉现象时，如图1所示，调节仪器使分划板的中心刻线对准一条亮条纹的中心A，游标卡尺示数如图2所示，其读数为_mm。如图3所示，使分划板的中心刻线对准另一条亮条纹中心B，读出游标卡尺的读数为27.6 mm。已知双缝与光屏间距为0.6 m，所用双缝间距0.2 mm，则所测单色光波长为_m(结果保留两位有效数字)。解析：游标卡尺读数：1.9 cm0.1 mm519.5 mm；条纹间距：x mm2.025 mm；根据双缝干涉条纹间距公式x，解得 m6.8107 m。答案：19.56.81072(多选)用
9、双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，调整实验装置使屏上可以接收到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是()A若将滤光片向右平移一小段距离，光屏上相邻两条亮纹中心的距离增大B若将光屏向右平移一小段距离，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大C若将双缝间的距离d减小，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大D若将滤光片由绿色换成红色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大E为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮条纹间的距离a，则相邻两条明条纹间距为x解析：选BCD根据双缝干涉的间距公式x，x由双缝的距离d，双缝到光屏的距离l和入射光的波长共同决定，而将滤光片向右平移，条纹间距不变，故A错误；将光屏向右平移一
10、小段距离，即l增大，可知x增大，B正确；将双缝间的距离d减小，由x知x增大，C正确；将滤光片由绿色换成红色，可知波长变大，则光屏上的两个相邻暗纹间的距离增大，D正确；n条亮纹之间有n1个间距，则相邻亮条纹的间距为x，故E错误。3在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，所用装置如图所示。双缝间的距离d3 mm。(1)若测定红光的波长，应选用_色滤光片。(2)若测得双缝与屏之间的距离为0.7 m，通过测量头(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500 mm)观察第1条亮条纹的位置如图甲所示，观察第5条亮条纹的位置如图乙所示，则可求出红光的波长_m(结果保留一位有效数字)。解析：(1
11、)若测红光波长，则应选红色滤光片，因为红色滤光片只能透过红光。(2)由题图甲、乙可知，第1、5条亮条纹间距s0.575 mm，所以相邻两条亮条纹的间距为x mm0.144 mm，根据x，解得 m6107 m。答案：(1)红(2)61074在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。(1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点，正确的是_。A灯丝与单缝和双缝必须平行放置B干涉条纹与双缝垂直C干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关D干涉条纹的间距与光的波长有关(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图甲所示，该读数为_mm。(3
12、)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距x时，测量值_(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。解析：(1)为了获得清晰的干涉条纹，灯丝与单缝和双缝必须平行放置，A正确；干涉条纹与双缝平行，B错误；由干涉条纹的间距x可知，干涉条纹的间距与单缝宽度无关，与光的波长有关，C错误，D正确。(2)手轮的读数为0.5 mm20.00.01 mm0.700 mm。(3)条纹与分划板中心刻线不平行时，有x实x测cos ，为条纹与分划板中心刻线间的夹角，故x实x测。答案：(1)AD(2)0.700(3)大于5现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D
13、和透红光的滤光片E等光学元件，需要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母及排列顺序应为C、_、A。(2)将激光束照在双缝上，在光屏上观察到的现象是选项图中的_。(3)保持双缝到光屏的距离不变，换用间隙更小的双缝，在光屏上观察到的条纹宽度将_；保持双缝间隙不变，减小双缝到光屏的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将_(均填“变宽”“变窄”或“不变”)。(4)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图甲所示。然后同方向转动测量头，使分划
14、板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，记下此时手轮上的示数，如图乙所示，为_mm，求得相邻亮条纹的间距x为_mm。(5)已知双缝间距d为2.0104 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式_，求得所测红光波长为_mm。(保留两位有效数字)解析：(1)为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝，所以各光学元件的字母排列顺序应为C、E、D、B、A。(2)将激光束照在双缝上，将出现双缝干涉现象，而双缝干涉图像的中间是亮条纹，两侧是亮暗相间的等间距的干涉条纹，故A正确，B、C、D错误。(3)根据双缝干涉条纹间距x可知，l不变，d减小时，条纹宽度变宽；d不变，l减小时，条纹宽度变窄。(4)题图乙固定刻度读数为13.5 mm，可动刻度读数为37.00.01 mm0.370 mm，两者相加为13.870 mm。题图甲固定刻度读数为2 mm，可动刻度读数为32.00.01 mm0.320 mm，两者相加为2.320 mm，所以相邻亮条纹的间距x mm2.310 mm。(5)根据x，得x，代入数据得m6.6107 m6.6104 mm。答案：(1)E、D、B(2)A(3)变宽变窄(4)13.8702.310(5)x6.6104