高中物理高考一轮复习一轮复习 用双缝干涉测量光的波长-2022届高考物理一轮复习讲义

实验十三用双缝干涉测量光的波长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。1．保证灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒共轴。2．保证单缝和双缝平行。考点1实验思路与实验操作eq\a\vs4\al(典例)(2023·全国卷Ⅱ)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Δx，则单色光的波长λ＝________。(3)某次测量时，选用的双缝的间距为mm，测得屏与双缝间的距离为m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为mm。则所测单色光的波长为________nm(结果保留3位有效数字)。【自主解答】解析：(1)相邻亮(暗)干涉条纹的间距Δx＝eq\f(l,d)λ，要增加观察到的条纹个数，即减小Δx，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较大的双缝，选项B正确。(2)第1条暗条纹到第n条暗条纹间的距离为Δx，则相邻暗条纹间的距离Δx′＝eq\f(Δx,n－1)，又Δx′＝eq\f(l,d)λ，解得λ＝eq\f(Δxd,（n－1）l)。(3)由λ＝eq\f(Δxd,（n－1）l)，代入数据解得λ＝630nm。答案：(1)B(2)eq\f(Δxd,（n－1）l)(3)630考点2数据分析与误差分析eq\a\vs4\al(典例)(2023·青岛模拟)某实验小组在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示。双缝间距d＝mm，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。(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cm，此时主尺上的________cm刻度线与游标尺上某条刻度线对齐；入射光的波长λ＝________m。(2)若某次实验中发现条纹太密，可采取的改善办法有___________________。(至少写一条)【自主解答】解析：(1)游标卡尺的读数为cm＋mm×1＝cm；若亮条纹B处游标卡尺的读数为cm，此时主尺上的＋7×cm＝cm刻度线与游标尺上某条刻度线对齐；条纹间距Δx＝eq\f－,7)cm＝cm，则根据Δx＝eq\f(l,d)λ，可得λ＝eq\f(Δxd,l)＝eq\f×10－2××10－3,m＝×10－7m。(2)若实险中发现条纹太密，即条纹间距太小，根据Δx＝eq\f(l,d)λ知，可采取的改善办法有：减小双缝间距d或者增大双缝到屏的距离l。答案：(1)×10－7(2)减小双缝间距d或者增大双缝到屏的距离l考点3实验的改进与创新eq\a\vs4\al(典例)(2023·武汉模拟)洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示，从单缝S发出的光，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是S′。(1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，________________相当于另一个“缝”。(2)实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射，在入射角接近90°时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，即半波损失。如果把光屏移动到和平面镜接触，接触点P处是________(选填“亮条纹”或“暗条纹”)。(3)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h＝mm，单缝到光屏的距离D＝m，观测到第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为mm，则该单色光的波长λ＝________m(结果保留3位有效数字)。【自主解答】解析：(1)根据平面镜成像原理，经镜面反射的光线可认为是从S的像S′发出的，故S′相当于双缝干涉中的另一个“缝”。(2)根据题意，如果把光屏移动到和平面镜相接触，直接射到光屏上P点的光和经平面镜反射的光的相位差为π，故接触点P处形成暗条纹。(3)相邻两条亮条纹中心的间距Δx＝eq\f,9)mm＝mm，根据双缝干涉相邻条纹间距公式有Δx＝