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.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.【基础自测】1.(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
2、b 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
3、实验操作【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_
4、和_.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】(2018 年河北唐山第一中学期中)在用双缝干涉测光的波长的实验中，请按照题目要求回答下列问题：甲乙丙图 S16-3(1)如图 S16-3 所示，甲、乙两图都是光的条纹
5、形状示意图，其中干涉图样是_.元件代号ABCDE元件名称光屏双缝白光光源单缝透红光的滤光片(2)将下表中的光学元件放在图 S16-3 的丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长.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，各光学元件的排列顺序应为_.(填写元件代号)(3)已知该装置中双缝间距 d0.50 mm，双缝到光屏的距离l0.50 m，在光屏上得到的干涉图样如图 S16-4 甲所示，分划板在图中 A 位置时游标卡尺如图 S16-4 乙所示，则其示数 xA_mm；在 B 位置时游标卡尺如图 S16-4 丙所示，则相邻两条纹间距x_
6、mm.甲丙乙图 S16-4(4)由以上所测数据，可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为_m.(5)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将_(填“变大”“不变”或“变小”).解析：(1)双缝干涉条纹特点是等间距、等宽度、等亮度；衍射条纹特点是中间宽两边窄、中间亮、两边暗，且不等间距；根据此特点知甲图是干涉条纹；(2)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：EDBA；(3、4)游标卡尺读数可动刻度读数游标尺答案：(1)甲(2)EDBA(3)111.10 0.65(4)6.5107(5)变小读数，则 xA111 mm0.05 mm2111.1
7、0 mm，xB115 mm0.05 mm13115.65 mm，相邻亮纹的间距：xxBxA70.115 650.111 107m0.00065 m0.65 mm，根据公式xld，有：xdl 6.5107m，(5)根据双缝干涉条纹的间距公式xld 知，频率变高，波长变短，则干涉条纹间距变小.考点 3 实验误差的分析【典题 3】在“用双缝干涉测光的波长”实验中，实验装置如图 S16-5 所示.图 S16-5(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：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
8、与光的波长有关以上几点中，你认为正确的是_.(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 S16-6 甲所示，该读数为_mm.甲乙图 S16-6(3)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 S16-6 乙所示.则在这种情况下来测量干涉条纹的间距x 时，测量值_(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，A 正确.由干涉现象可缝宽度无关，C 错误，D 正确.(2)手轮的读数为(0.5 mm20.00.01 mm)0.700 mm.(3)条纹与分划板不平行时，实际值x实x测cos，为条纹与分划板间的夹角，故x实x测.答案：
9、(1)AD (2)0.700 (3)大于知干涉条纹与双缝平行，B 错误.干涉条纹的疏密 xld 与单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 4】(2017 年上海静安区高三质检)如图 S16-7 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“增大”或“减小”).图 S16-7解析：实验中用激光照射双缝的作
10、用是形成频率相同的相的间距，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：频率减小减小干光源；由干涉条纹间距 xld 知，为了增大光屏上干涉条纹考向 2 利用反射光作为相干光源【典题 5】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 S16-8 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 S16-8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 S16-9 所示.(2)由图 S16-9 可知 d2a，所以由干涉条纹间距公式得图 S16-9x l2a.
