第四讲 实验：用双缝干涉测量光的波长

开始理清实验原理与方案0103目录训练注重创新与发展第四讲实验：用双缝干涉测量光的波长(基础实验)一、理清原理与操作操作要领1.器材的安装与调整(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上；(2)安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行；(3)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。2.测定单色光的波长(1)安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹；(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央；(3)用刻度尺测量双缝到光屏间距离l。续表三、强化重点环节和关键能力1．注意事项(1)调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。(2)放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上。(3)调节测量头时，应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离。(4)不要直接测Δx，要测多条亮条纹的间距再计算得到Δx，这样可以减小误差。(5)白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外侧。2．误差分析(1)双缝到光屏的距离l的测量存在误差。(2)测条纹间距Δx带来的误差①干涉条纹没有调整到最清晰的程度。②误认为Δx为亮条纹的宽度。③分划板中心刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于亮条纹中心。④测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清。1．(2022·浙江6月选考)关于双缝干涉实验，下列说法正确的是

(

)A．用复色光投射就看不到条纹B．明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果C．把光屏前移或后移，不能看到明暗相间条纹D．蓝光干涉条纹的间距比红光的大答案：B

2．如图所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中：(1)观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，需要做的是__________。A．旋转测量头B．增大单缝与双缝间的距离C．调节拨杆使单缝与双缝平行(2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是______。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．增大双缝与光屏间的距离解析：(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，C正确，A、B错误。答案：(1)C

(2)D3．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)。4．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、E、________、__________、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，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数为13.870mm，求得相邻亮条纹的间距Δx为__________mm(结果保留三位小数)。(4)已知双缝间距d为2.0×10－4m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算公式λ＝______，求得所测红光波长为______mm(结果保留两位有效数字)。解析：(1)由实验原理可知，双缝干涉装置各组成部分在光具座上的正确排序为：光源、滤光片、单缝、双缝、光屏，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为CEDBA。5．(2023·镇江高三调研)1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。在托马斯·杨的双缝干涉实验中，利用双缝干涉可以测量光波的波长。某同学想利用双缝干涉实验来测量某种单色光的波长，该同学所使用的装置如图所示，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜。(1)M、N、P三个光学元件依次为________。A．滤光片、单缝、双缝 B．单缝、滤光片、双缝C．单缝、双缝、滤光片

D．滤光片、双缝、单缝(2)该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现分划板的中心刻线与亮条纹未对齐，如图乙所示，下列操作中可使中心刻线与亮条纹对齐的是________。A．仅转动目镜

B．仅转动双缝C．仅转动手轮

D．仅转动测量头(3)通过调整，该同学从目镜中看到如图丙所示的图像，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准a时，手轮的读数x1＝1.002mm，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b时，手轮的读数如图丁所示，x2＝__________mm。(4)计算通过单缝的光波波长的表达式为λ＝______，若已知双缝间距d＝2.0×10－4m，双缝到屏的距离l＝1.0m，则待测光的波长为__________nm(结果保留三位有效数字)。(5)若想减少从目镜中观察到的条纹个数，该同学可以________。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．使用间距更大的双缝(6)下列现象中能够观察到的是________。A．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变窄B．去掉滤光片后，干涉现象消失C．换一个缝宽较大的单缝片，干涉条纹间距变宽D．换一个两缝间距较大的双缝片，干涉条纹间距变窄解析：(1)由题图甲可知，M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝。故选A。(2)当分划板的中心刻线与亮条纹不平行时，应该转动测量头，将图中分划板调到竖直方向并与干涉条纹平行。故选D。(3)由题图丁可得，读数为x2＝9.5mm＋26.2×0.01mm＝9.762mm。6．(2023·泰州模拟)某学习小组要用双缝干涉测量某种单色光的波长，其实验装置如图所示。(1)为测量该单色光的干涉条纹宽度，各仪器安装位置如图所示，图中A为滤光片，B为__________(填“单缝”或“双缝”)，C为________(填“单缝”或“双缝”)。(2)在用双缝干涉实验装置观察双缝干涉条纹时：①观察到较模糊的干涉条纹，可以调节拨杆使单缝和双缝__________(填“垂直”或“平行”)，从而使条纹变得清晰。②要想增加从目镜中观察到的条纹个数，需将毛玻璃屏向______(填“靠近”或“远离”)双缝的方向移动。(3)下列图示中条纹间距表示正确的是__________(填正确答案标号)。(4)在实验前已获知的数据有双缝间的距离d和双缝与毛玻璃屏之间的距离L，通过测量头观察到第N1条亮条纹的读数为Y1，观察到第N2条亮条纹的读数为Y2，请写出计算该单色光波长的表达式λ＝__________。解析：(1)图中A为滤光片，B为单缝，C为双缝。(2)①观察到较模糊的干涉条纹，可以调节拨杆使单缝和双缝平行，使条纹变得清晰。(3)条纹间距是相邻两条亮条纹或相邻两条暗条纹中央之间的距离，所以图示中条纹间距表示正确的是C项。7．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图甲所示，并选用缝间距d＝0.2mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l＝700mm。然后，接通电源使光源正常工作。(1)已知测量头主尺的最小刻度是1mm，游标尺上有50个分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各亮条纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数x1＝1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)