第五节 用双缝干涉实验测定光的波长

第五节用双缝干涉实验测定光的波长

实验器材双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头)、学生电源、导线、米尺。

实验步骤1．器材的安装与调整(1)先将光源、遮光筒依次放于光具座上，如图所示，调整光源的高度，使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮。(2)将单缝和双缝安装在光具座上，使光源、单缝及双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上，并注意使双缝与单缝相互平行，在遮光筒有光屏一端安装测量头，如图所示，调整分划板位置到分划板中心刻线位于光屏中央。2．观察双缝干涉图样(1)调节单缝的位置，使单缝和双缝间距离保持在5～10cm，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时通过测量头上的目镜观察干涉条纹，若干涉条纹不清晰，可通过遮光筒上的调节长杆轻轻拨动双缝，即可使干涉条纹清晰明亮。在屏上就会看到白光的双缝干涉图样。(2)将红色(或绿色)滤光片放置在单缝前面，通过目镜可看到单色光的双缝干涉条纹。

误差分析

产生原因减少方法偶然误差l和Δx的测量多次测量取平均值系统误差分划板刻线与干涉条纹不平行调节单、双缝使分划板刻线与干涉条纹平行二、他版教材实验多融通(一)鲁科版教材实验方案

[差异解读](1)实验原理和实验方案与粤教版实验方案相同。(2)与粤教版相比多了调节杆。(二)人教版教材实验方案

[差异解读](1)实验原理和实验方案与粤教版实验方案相同。(2)与粤教版相比，多了调节杆和透镜。实验原理与操作(2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是______。(单选)A．减小单缝与光源间的距离B．减小单缝与双缝间的距离C．增大透镜与单缝间的距离D．增大双缝与测量头间的距离[解析]

(1)若粗调后看不到清晰的干涉条纹，看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原因是单缝与双缝不平行；要使条纹变得清晰，值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行，故C正确。[答案]

(1)C

(2)D(1)牢记实验仪器在光具座上的排列顺序。(2)弄清影响条纹清晰度的因素。(3)弄清影响条纹间距的因素。

[典例]

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数据处理和误差分析(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3位有效数字)。1．[实验操作的创新]某同学做“用双缝干涉测量光的波长”的实验，实验装置如图1所示(1)某同学经过粗略的调试后，出现了干涉图样，但不够清晰，以下调节方法中正确的是________。A．旋转测量头

B．上下拨动金属拨杆C．左右拨动金属拨杆

D．前后拨动金属拨杆创新考查角度和创新思维(2)

该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图2所示，若要使两者对齐，该同学应________。A．仅左右转动光源

B．仅旋转单缝C．仅旋转双缝

D．仅旋转测量头(3)如图所示中条纹间距表示正确的是________。答案：(1)C

(2)D

(3)C解析：(1)若粗调后看不到清晰的干涉条纹，看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原因是单缝与双缝不平行；要使条纹变得清晰，值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行，所以需要左右移动拨杆。故C正确，A、B、D错误。(2)要想使亮条纹与分划板竖线对齐，该同学应调节测量头，故A、B、C错误，D正确。(3)干涉条纹的间距等于一个亮条纹与一个暗条纹的宽度的和，为两个相邻的亮条纹(或暗条纹)的中心之间的距离，故图C是正确的。2．[实验原理的创新]洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察光的干涉现象的装置——洛埃德镜。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光屏上，另一部分直接投射到光屏上，在光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，在界面处发生反射时，若入射角接近90°，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________(填“亮条纹”或“暗条纹”)。(3)实验中，已知单缝S到平面镜的距离为h＝0.15mm，单缝到光屏的距离为D＝1.2m，观测到第3条亮条纹到第12条亮条纹的中心间距为22.78mm，则该单色光的波长λ为______m(结果保留3位有效数字)。解析：(1)如果S被视为双缝中的一个缝，S经平面镜成的像S′相当于另一个“缝”。(2)如果把光屏移动到和平面镜接触，入射角接近90°，反射光与入射光相比相位有π的变化，即半波损失，所以接触点P处是暗条纹。答案：(1)S经平面镜成的像S′

(2)暗条纹(3)6.33×10－71．在“用双缝干涉实验测定光的波长”的实验中，装置如图所示，双缝间的距离d＝3mm。(1)若测定红光的波长，应选用________色的滤光片。实验时需要测定的物理量有：________和__________________。(2)若测得双缝与屏之间的距离为0.70m，通过测量头(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.5mm)观察第1条亮条纹的位置如图甲所示，观察第5条亮条纹的位置如图乙所示。则可求出红光的波长λ＝________m。(保留一位有效数字)(3)某位同学在测定光波波长的实验中，透过测量头上的目镜观察双缝干涉图样时发现，只在左侧视野中有明暗条纹出现，而右侧没有，应如何调节？2．如甲图所示，某同学在“用双缝干涉实验测定光的波长”的实验中：(1)如图乙是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是________(填字母)。(2)下述现象中能够观察到的是________。A．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽B．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽C．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄D．去掉滤光片后，干涉现象消失(3)如果测得第一条亮条纹中心与第六条亮条纹中心间距是11.550mm，求得这种单色光的波长为______m。(已知双缝间距d＝0.2mm，双缝到屏的距离l＝700mm)解析：(1)双缝干涉条纹特点是等间距、等宽度、等亮度，根据此特点知A图是干涉条纹。答案：(1)A

(2)AC

(3)6.6×10－73．(2022·广州高二检测)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。(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)如图所示，A、B、C、D代表双缝产生的四种干涉图样，回答下列问题：①如果A图样是红光通过双缝产生的，那么换用紫光得到的图样用________图样表示最合适；②如果将B图样的双缝距离变小，那么得到的图样用________图样表示最合适。(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数为2.320mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻度线与第6条亮条纹中心对齐，记下此时手轮上的示数为13.870mm，求得相邻亮条纹的间距Δx为________mm(保留3位小数)。(4)已知双缝间距d＝2.0×10－4m，测得双缝到屏的距离l＝0.700m，由公式λ＝________，求得所测红光的波长为________mm(保留2位有效数字)。答案：(1)E、D、B

(2)①C

②D

(3