1、实验十六：用双缝干涉测量光的波长一、实验原理与操作二、数据处理与分析1.数据处理2.误差分析(1)测条纹间距x 时带来误差.(2)测量双缝到光屏间距离 l 时产生误差.3.注意事项(1)保证灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒共轴.(2)保持单缝和双缝平行.用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离 l，由公式 xld 得dlx 计算波长，重复测量、计算，求出波长的平均值.【基础自测】(2018 年浙江金华十校期末)如图 S16-1 甲所示用双缝干涉测光的波长，其中 A、B、C、D 分别表示滤光片、单缝、双缝、光屏.图乙 a 是实验时用红色滤光片和间距 d0.36 mm 的双缝在光屏上得到的图样；图乙 b
2、是实验时用红色滤光片和间距d0.18 mm 的双缝在光屏上得到的图样；图乙 c 是实验时用蓝色滤光片和间距 d0.36 mm 的双缝在光屏上得到的图样，则甲abc乙图 S16-1(1)比较图乙 a 和图乙 b，对相同色光，双缝间距减小，相邻条纹间距_(填“增大”或“减小”)(2)比较图乙 a 和图乙 c，对相同双缝，光的波长变短，相邻条纹间距_(填“增大”或“减小”)解析：(1)比较图乙 a 和图乙 b，对相同色光，双缝间距减小，相邻条纹间距增大；(2)比较图乙 a 和图乙 c，对相同双缝，蓝光波长小于红光，即光的波长变短，相邻条纹间距减小.答案：(1)增大(2)减小考点 1 实验原理与实验操
3、作【典题 1】现有毛玻璃屏 A、双缝 B、白光光源 C、单缝 D和透红光的滤光片 E 等光学元件，要把它们放在如图 S16-2 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.图 S16-2(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排列顺序应为 C、_、_、_、A.(2)本实验的步骤有：取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮.按合理的顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上.用刻度尺测量双缝到屏的距离.用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离.在操作步骤时还应注意_和_.
4、解析：(1)滤光片 E 可以从白光中选出单色红光，单缝 D 是获取线光源，双缝 B 是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏 A上.所以排列顺序为：C、E、D、B、A.(2)在操作步骤时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间的距离要适当；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上.答案：(1)E DB单缝、双缝间的距(2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行离要适当考点 2 实验数据的处理【典题 2】在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图 S16-3 甲所示，并选用缝间距 d0.2 mm 的双缝屏.从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间
5、的距离 l700 mm.然后，接通电源使光源正常工作.甲乙丙图 S16-3(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有 50 个分度.某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数 x11.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数 x2_ mm.(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离x_mm；这种色光的波长_nm.解析：(1)由游标尺的读数规则可知：x2(15.010.02)mm15.02 mm.(2)题图乙
6、(a)中暗纹与题图丙(a)中暗纹间的间隔为 6 个，故答案：(1)15.02 (2)2.31660 xx2x162.31 mm；由 xld 可知 dxl 660 nm.可以利用激光或反射光作为相干光源，操作简单，实验容易成功.考向 1 利用激光作为相干光源【典题 3】(2017 年上海静安区高三质检)如图S16-4所示是用激光器、缝间距可调节的双缝屏、光屏等器材研究光的干涉现象的装置.实验中用激光照射双缝，其目的是产生_相同的两束光；为了增大光屏上干涉条纹的间距，只调节双缝间隙s，其他条件不变，应使s _(填“增大”或“减小”)；如果将红光换为紫光，其他条件不变，光屏上干涉条纹的间距将_(填“
7、增大”或“减小”).图 S16-4干光源；由干涉条纹间距x解析：实验中用激光照射双缝的作用是形成频率相同的相ds知，为了增大光屏上干涉条纹的间距，应使双缝间距离s 减小；如果仅将红光激光器换为紫光激光器，其他条件都不变，则光屏上干涉条纹的间距减小.答案：频率减小减小考向 2 利用反射光作为相干光源【典题 4】1801 年，托马斯杨用双缝干涉实验研究了光波的性质，1834 年，洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称为洛埃镜实验).(1)洛埃镜实验的基本装置如图 S16-5 所示，S 为单色光源，M 为平面镜，试用平面镜成像作图法画出 S 经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域.(2)设光源 S 到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为 a 和 l，光的波长为，在光屏上形成干涉条纹，写出相邻两条亮条纹(或暗条纹)间距离x 的表达式.图 S16-5解：(1)先画出 S 经平面镜的像点 S，然后画出 S 经平面镜成像的边界光线，其重叠区域如图 S16-6 所示.图 S16-6(2)由图 S16-6 可知 d2a，所以由干涉条纹间距公式得x l2a.