通用版2022届高考物理一轮复习专题十五光学电磁波与相对论实验十六：用双缝干涉测量光的波长

实验十六：用双缝干涉测量光的波长一、实验原理与操作二、数据处理与误差分析1.数据处理.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.【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d＝0.36mm的双缝在光屏上得到的图样；图乙b是实验时用红色滤光片和间距d＝0.18mm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d＝0.36mm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

【典题1】(2019

年新课标Ⅱ卷)某同学利用图S16-2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：图S16-2(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0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm.则所测单色光的波长为________nm(结果保留三位有效数字).答案：(1)B(2)

Δxd(n－1)l(3)630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S16-3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S16-3

(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

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.

大双缝到屏的距离L答案：(1)1.11

2.3

3.2×10－7

(2)减小双缝间距

d或者增

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”).图S16-4干光源；由干涉条纹间距Δx＝解析：实验中用激光照射双缝的作用是形成频率相同的相

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). (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.图S16-5

解：(1)先