2023版高考物理一轮总复习第十五章实验十三用双缝干涉测量光的波长课件

实验十三用双缝干涉测量光的波长一、实验原理与操作二、数据处理与误差分析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Δx＝平均值. 2.误差分析. (1)测条纹间距Δx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.考点1实验原理与操作

【典题1】(2021

年北京顺义模拟)用双缝干涉测量光的波长实验装置如图S13-1甲所示.将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，光源发的光经滤光片(装在单缝前)成为单色光，把单缝照亮.单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮，已知双缝间的距离为0.3mm.透镜的作用是使射向单缝的光更集中.遮光筒的一端装有毛玻璃屏，通过目镜可以在屏上观察到干涉条纹.甲乙丙图S13-1(1)实验时，还需要测量的有__________________________________________.

(2)实验中将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示.然后转动测量头、使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示，得相邻的条纹之间距离为______mm.

(3)若测得双缝到毛玻璃屏的距离为120.00cm，则本次实验测得的这种光的波长是____m(保留两位有效数字). (4)若实验中发现条纹太稀疏，可采取的改善办法是____________________________(至少写一条).解析：(1)实验时，根据公式Δx＝λ可得λ＝

ldΔxd l，

所以需要测量相邻的条纹之间距离、双缝间距、双缝到屏的距离.所以还需要测量双缝到毛玻璃屏的距离和相邻条纹间距. (2)第一条亮纹的读数为：4.5mm＋0.01×40.0mm＝4.900mm，第6条亮纹的读数为14.5mm＋0.01×17.0mm＝14.670mm，所以相邻的亮纹间距是Δx＝14.670－4.900 5＝1.954mm.4.9×10－7

(3)换波长更短的滤光片(或减小双缝(4)根据公式Δx＝

ldλ可知，想要条纹变密集，即让Δx变小，可以减小双缝到屏的距离，减小光波的波长，增大双缝的间距，即换波长更短的滤光片或减小双缝到毛玻璃屏的距离.

答案：(1)

双缝到毛玻璃屏的距离和相邻条纹间距(2)1.954到毛玻璃屏的距离)考点2实验数据的处理

【典题2】(2020

年山东青岛一模)某实验小组在用双缝干涉测光的波长的实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图S13-2甲所示.双缝间距d＝0.20mm，测得屏与双缝间的距离L＝500mm.然后，接通电源使光源正常工作：甲乙图S13-2

(1)某同学在测量时，转动手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准亮条纹A的中心，如图乙所示，则游标卡尺的读数为________cm；然后他继续转动手轮，使分划板中心刻线对准亮条纹B的中心，若游标卡尺的读数为1.67cm，此时主尺上的________cm刻度与游标尺上某条刻度线对齐；入射光的波长λ＝________m.

(2)若实验中发现条纹太密，可采取的改善办法有__________________________(至少写一条).

解析：(1)游标卡尺的读数为1.1cm＋0.1mm×1＝1.11cm；若游标卡尺的读数为1.67cm，此时主尺上的2.3cm刻度与游标尺上某条刻度线对齐；条纹间距Δx＝答案：(1)1.112.33.2×10－7

(2)减小双缝间距d(或(2)若实验中发现条纹太密，即条纹间距太小，根据双缝到屏的距离L.增大双缝到屏的距离L)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】如图S13-3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.图S13-3

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Δs，其他条件不变，应使Δs________(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”).解析：实验中用激光照射双缝的作用是形成频率相同的相干光源；由干涉条纹间距Δx＝

dΔsλ知，为了增大光屏上干涉条纹的间距，应使双缝间距离Δs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).图S13-4

(1)洛埃镜实验的基本装置如图S13-4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λ，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Δx的表达式.

解析：(1)先画出S经平面镜的像点S′，然后画出