解密20选修实验-2019年高考物理之高频考点解密含解析

解密20送密实舲

导多布考丁

考纲要求

核心考点

用油膜法估测分子的大小要求会正确使用温度计

实验一：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度实验

实验二：测定玻璃的折射率

实验三：用双缝干涉测光的波长

用油膜法估测分子的大小

止欣一心：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度

选修头脸＜

测定玻璃的折射率

［用双缝干涉测光的波长

J解密考克争

考克1用油睡履体制台各直校的大小

//必备知立

1.原理：把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，使油酸在水面上形成单分子油膜，如果把油酸分子简化

成球形，则油膜的厚度即为油酸分子的直径，如图所示。

,油酸分子

V

2.计算：如果测出油酸的体积为匕单分子油膜的面积为S,则油酸分子的直径上下。

3.分子大小：除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为104°m。

4.油膜法测分子直径

（1）实验步骤

①在浅盘中倒入约2cm深的水，将琲子粉均匀撒在水面上。

②用注射器往小量筒中滴入1mL油酸酒精溶液，记下滴入的滴数〃，算出一滴油酸酒精溶液的体积均。

③将一滴油酸溶液滴在浅盘的液面上。

④待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃放在浅盘上，用水彩笔（或钢笔）画出油酸薄膜的形状。

⑤将玻璃放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S；或者玻璃板上有直径为1cm的方格，则也可通过数

方格数，算出油酸薄膜的面积S。

⑥根据已配好的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积几

V

⑦计算油酸薄膜的厚度d=-,即为油酸分子直径的大小

（2）注意事项

①实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，实验时吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用，不

能混用，否则会增大误差，影响实验结果。

②待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸液滴

的冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后液面收缩。

③本实验只要求估算分子大小，实验结果的数量级符合要求即可。

1

④那子粉不宜撒得过厚，油酸酒精溶液的浓度以小于二为宜.

1UUU

⑤向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜难以形成。

5.数据处理

计算方法：

（1）一滴油酸溶液的平均体积

行_A精油酸溶液的体积

r---------------------------------

N

（2）一滴油酸溶液中含纯油酸的体积

（体积比=粤鬻鬻

仁7X油酸溶液的体积比。)

溶液的体积

2

（3）油膜的面积S=〃xlcmo（〃为有效格数，小方格的边长为1cm）

V,

（4）分子直径占下。（代入数据时注意单位的统一）

6.几点说明

（1）酒精油酸溶液配制后长时间放置，溶液的浓度容易改变，会给实验带来较大误差。

（2）利用小格子数计算轮廓面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差。为减小误差，不足半个格子

的舍去，多于半个格子的算一个。方格边长的单位越小，计算出的面积越精确。

（3）测量量筒内溶液增加1mL的滴数时，体积观测不准确会带来很大误差，注意正确的读取体积的

方法，应选用内径小的量筒。

（4）油膜形状的画线不准会带来误差。

在用油膜法估测分子的大小的实验中，具体操作如下：

①取油酸1.0mL注入250mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250mL的刻度为

止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；

②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.0mL为止，恰好共滴了

100滴;

③在边长约40cm的浅水盘内注入约2cm深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油

酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上

没有石膏粉，可以清楚地看出油膜轮廓；

④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状；

⑤将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上，算出完整的方格有67个，大于半格的有14

个，小于半格的有19个。

利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸为m3,油膜面积为

nJ,求得的油膜分子直径为m。（结果全部取2位有效数字）

【参考答案】4x10-"8.k「04.块1节

【试题解析】油酸酒精溶液的浓度为二一，一滴溶液的体积为」一mL,则一滴油酸酒精溶液含纯油

250100

V-......x-----xlOm'=4xl0^tn'♦2，八-32

酸为250100:油膜的面积S=（6'+14）xlxlxl°m=8.1x10-m.

V3

d=—=4.9x107m

油膜分子直径为S。

刍圾解秣动

1.（2018•山东省济宁市）在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,将6mL的油酸溶于酒精，制成104mL

的油酸酒精溶液，测量1mL的油酸酒精溶液有75滴。现取一滴该油酸酒精溶液在水面上形成油膜，油

膜的面积是Llxl0”m1

（1）按以上数据，可估算出油酸分子的直径为mo（结果保留1位有效数字）

（2）某同学在实验中，计算出的分子直径明显偏大，可能是由于。

A.油酸分子未完全散开

B.油酸中含有大量酒精

C.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格

D.求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液滴数75错计成了76

【答案】（1）7乂1（尸°（2）AC

【解析】（D每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积：/==一mL=8xl（）YmL=8x10"n?.

10x75

ITOy1n-1*

把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，因此其直径为：^=-=f-^-rm=7.3xlO-lom,

S1.1x10-

则保留一位有效数字后，d=7xl0T°m；

（2）在实险中，计算出的分子直径明显偏大，可能是由于油酸分子未完全散开造成的，也可能是计算

面积时格数数得偏小，不足一格得方格舍弃得太多；1mL的溶满滴数75错计成了76,可能导致计算出

得分子直径偏小。故AC说法正确。

2.（2018•山东省济南第一中学）利用“单分子油膜法估测分子直径''实验体现了构建分子模型的物理思想，

也体现了通过对宏观量的测量来实现对微观量的间接测量方法。某同学在做“用单分子油膜法估测分子

大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.1mL,用注射器测得1mL上述

溶液有50滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有排子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似

轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm,求：（计算结果均保留2位有效数字）

（1）油酸膜的面积是m2；

（2）根据上述数据，估测出油酸分子的直径是加。

【答案】（1）4.0x10-3（2）5.0x10-10

【解析】（D由于每格边长为1cm,则每一格就是1cm：,估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于

半格就舍去的原则，估算出40格，则油酸蒲膜面积为：S=40cm：=4.0x10-3

（2）1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积：尸=±xdmL=2xlO"m3；由于分子是单分子紧密排

501000

T720x1

列的，因此分子直径为：'工m=5.0x10--。

S4.0x10'

考点2用单股制贡变力加速衰

工处备和例

1.实验原理

当偏角很小时，单摆做简谐运动，其运动周期为7=2兀,它与偏角的大小及摆球的质量无关，由

此得到g=^。因此，只要测出摆长/和振动周期7,就可以求出当地重力加速度g的值。

2.实验器材

带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球，不易伸长的细线（约1米）、秒表、毫米刻度尺和游标

卡尺。

3.实验步骤

（1）让细线的一端穿过金属小球的小孔，然后打一个比小孔大一些的线结，做成单摆。

（2）把细线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自

然下垂，在单摆平衡位置处作上标记，如实验原理图。

（3）用毫米刻度尺量出摆线长度乙用游标卡尺测出摆球的直径，即得出金属小球半径r,计算出摆长

l=l'+r.

（4）把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度（不超过5。），然后放开金属小球，让金属小球摆动，

待摆动平稳后测出单摆完成30~50次全振动所用的时间f,计算出金属小球完成一次全振动所用时间，这个

时间就是单摆的振动周期，即7=工（N为全振动的次数），反复测3次，再算出周期f=4。

N3

（5）根据单摆振动周期公式T=2兀•计算当地重力加速度8=等。

（6）改变摆长，重做几次实验，计算出每次实验的重力加速度值，求出它们的平均值，该平均值即为

当地的重力加速度值。

（7）将测得的重力加速度值与当地重力加速度值相比较，分析产生误差的可能原因.

4.注意事项

（1）构成单摆的条件：细线的质量要小、弹性要小，选用体积小、密度大的小球，摆角不超过5。。

（2）要使摆球在同一竖直面内摆动，不能形成圆锥摆，方法是将摆球拉到一定位置后由静止释放。

（3）测周期的方法：①要从摆球过平衡位置时开始计时-因为此处速度大、计时误差小，而最高点速

度小、计时误差大。

②要测多次全振动的时间来计算周期；如在摆球过平衡位置时开始计时，且在数"零''的同时按下秒表，

以后每当摆球从同一方向通过最低位置时计数1次。

（4）本实验可以采用图象法来处理数据。即用纵轴表示摆长I,用横轴表示将实验所得数据在坐

标平面上标出，应该得到一条倾斜直线，直线的斜率&=3。这是在众多的实验中经常采用的科学处理数

47r

据的重要办法。

5.数据处理

处理数据有两种方法：（1）公式法：测出30次或50次全振动的时间3利用7=上求出周期；不改

变摆长，反复测量三次，算出三次测得的周期的平均值7，然后代入公式求重力加速度。

T~

（2）图象法：由单摆周期公式不难推出：/=告〃，因此，分别测出一系列摆长/对应的周期T,作

的图象，图象应是一条通过原点的直线，求出图线的斜率，即可求得重力加速度值。

6.误差分析

（1）系统误差的主要来源：悬点不固定，球、线不符合要求，振动是圆锥摆而不是在同一竖直平面内

的振动等。

（2）偶然误差主要来自时间的测量上，因此，要从摆球通过平衡位置时开始计时，不能多计或漏计振

动次数。

亍东例

单摆测定重力加速度的实验中：

（1）实验时用20分度的游标卡尺测量摆球直径，示数如图甲所示，该摆球的直径内mm。

（2）悬点到小球底部的长度4），示数如图乙所示，10=—cm。

（3）实验时用拉力传感器测得摆线的拉力F随时间，变化的图象如图丙所示，然后使单摆保持静止，

得到如图丁所示的F-t图象。那么：

①重力加速度的表达式8=—（用题目中的物理量&lo、fo表示）。

②设摆球在最低点时昂=0,已测得当地重力加速度为g,单摆的周期用T表示，那么测得此单摆摆动

时的机械能E的表达式是一。

c（巴-鸟总尸D

丙T

【参考答案】(1)11.70(2)100.25(3)①兀“＞一”)②BD

2

4r0

【试题解析】(1)由甲图可知，主尺上的读数是11mm,游标尺上第14个刻度与主尺对齐，所以游

标尺上的或数为14x0.05mm=0.70mm,所以该球球的直空411.70mm*

(2)由乙国可知，.悬点到小球底部的长堂3100.25cm。

(3)平皆住呈.处拉力最大，最大位多处费力最小,从茎毛占未出显孝的周期为4M单摆摆长Z=/o+d；2,

第濠周期公式”2;［『程，重力加速度郃上二1^，

qg%,：

(4)由丁国可知，Fi=ms，单摆在最长点E寸尸1咫=竺二，根据同期公式变形得淳长上写二，最低点

R4犷

的机萩能E=-mv',翳得上=芭二月法一，所以B正硝：弟搓在最高点时Fi=mgcQS0,最高点的机械能

287r

E=mgl(l-cos0)f弗得去空，所以D正期.

名砥踪林为

1.(2018•四川省广安市)某同学做“用单摆测定重力加速度'’的实验，已知单摆在摆动过程中的摆角小于

5。；在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时且记为/,到第〃次经过最低点所用的时间为f；

在测量单摆的摆长时，现用毫米刻度尺测得悬挂后的摆线长(从悬点到摆球的最上端)为L,再用游标

卡尺测得摆球的直径为小

(1)该单摆在摆动过程中的周期为T=；

(2)请你帮助该同学写出求重力加速度的一般表达式g=(用题中所给的物理量的符号表示)；

(3)该同学用游标卡尺测量小球的直径，如图甲所示，读数是cm；

(4)为了提高实验精度，该同学采用的措施是：在实验中改变几次摆长,并测出相应的周期T,从而得

出多组对应的7与/的数据，以〃为纵坐标，/为横坐标得到如图乙所示的图线为一条倾斜直线,

并求得该直线的斜率为k,则

r/-

①重力加速度g=（用/表示）；

②图中直线并没有坐标原点，而是与纵轴的正半轴相交于一点，则实验过程中可能存在的失误是

2/4九一

【答案】（1）/一（2）t（3）2.07（4）—计算摆长时漏加小球半径

n-\k

【解析】（D由题，从单摆运动到最低点开始计时且记数为1,到第〃次经过最低点所用的时间内为

则单摆全振动的次数为N=乂■，周期T=工=二。

2n»-1

（2）单摆的长度为/=£+1,由单摆的周期公式丁=2HJ^,得名=-------h—

（3）由图示流标卡尺主尺可知，游标卡尺所示为：20mm-8x0.7mni=207mm=2.07cm；

（4）根据周期公式TnZng,此公式变形得到了:=苦7,以/为横坐标、为纵坐标所得到数据

连成直线，并求得该直线的斜率左=士二，即g=之二。若根据所得数据连成的直线的延长线没过坐标

gk

原点，而是与纵轴的正半轴相交于一点，则实脸过程中可能存在的失误是摆长漏加小球半径。

2.（2018•湖北省黄冈市）某同学利用单摆测量重力加速度。

（1）他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最顶端的长度。=96.82

cm,再用螺旋测微器测量摆球直径，结果如图甲所示，则摆球直径kcm；

(2)实验时，他利用如图乙所示装置记录振动周期，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置一激

光光源与光敏电阻，光敏电阻与某自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间f的变化

图线如图丙所示，则该单摆的振动周期为7=s；

(3)根据以上测量数据可得重力加速度g=(结果保留三位有效数字)，如果该同学测得的g值

偏小，可能的原因是(填正确答案标号)

A.摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了

B.计算摆长时用的是L=4+d

C.摆球摆动的振幅偏小

【答案】(1)2,3600(2)2.000(3)9.66A

【解析】(1)摆球直径4=23.5mm+0.01mmx10.0=23.600mm=2.3600cm；

(2)单摆在一个周期内两次经过平衡位遇，每次经过平衡位置，单摆会挡住细激光束，从R-r图线可知

周期为2.246-0.246=2.000s；

(3)摆长£=96.82cm+：x2.3600cm=98.(X)cm,根据7=2兀后解得

型=上二百二"迎m『J=9.66m若摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，

r2

使摆线长度增加了，则周期变大，根据@=联可知，测得的g值偏小，选项A正确；计算摆长时用

的是£=4-心则摆长测量值偏大，根据@=苧可知，测得的g值偏大，选项B错误；摆球摆动的

振幅偏小不影响测量结果，选项C错误。

一-3例是玻璃的折射率

//袋备知能

i.实验原理

如实验原理图甲所示，当光线A01以一定的入射角仇穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出与入

射光线AO1对应的出射光线。28,从而求出折射光线。和折射角。2,再根据〃=包"或〃="算出玻

smaQN

璃的折射率。

2.实验器材

木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、直尺、铅笔。

3.实验步骤

(1)用图钉把白纸固定在木板上。

(2)在白纸上画一条直线并取上的一点。为入射点，作过。点的法线NM。

(3)画出线段A。作为入射光线，并在A0上插上打、尸2两根大头针。

(4)在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线ad对齐，并画出另一条长边的对齐线4/。

(5)眼睛在6〃的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使外的像被尸2的像挡住，然后在

眼睛这一侧插上大头针打，使匕挡住修、巳的像，再插上R，使匕挡住P3和P、22的像。

(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针巴、A的针孔位置确定出射光线。'8及出射点。，，连接。、

0,得线段0。\

(7)用量角器测量入射角仇和折射角02,并查出其正弦值sin仇和sin%

(8)改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的包旦，并取平均值。

sin02

4.注意事项

(1)玻璃砖应选厚度、宽度较大的。

(2)入射角不宜过大或过小，一把为15°~75°,

（3）用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面，严禁把玻璃砖当尺子

画玻璃砖的另一边协

（4）实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动。

（5）大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P与巳间、心与匕间的距离应大一点，以

减小确定光路方向时造成的误差。

5.实验数据处理

（1）计算法：用量角器测量入射角仇和折射角02,并查出其正弦值sin仇和sin%算出不同入射角

cinf）

时的坐，并取平均值。

sin92

（2）作sin仇一sina图象：改变不同的入射角仇，测出不同的折射角夕2，作sin仇一sina图象，由

〃=电吟可知图象应为直线，如实验原理图乙所示，其斜率为折射率。

sin夕2

（3）"单位圆"法确定sin仇、sin0^计算折射率九。

以入射点。为圆心，以一定的长度R为半径画圆，交入射光线04于E点，交折射光线0（7于F点，

singEH

n=----=―—；

过E作NM的垂线E4,过£作汽乂的垂线EH、如实验原理图丙所示，sin8：E'H\只要用刻度尺量

出£从E行的长度就可以求出〃。

某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所使用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及测出

的相关角度如图所示。

（1）此玻璃的折射率计算式为〃=（用图中的仇、分表示）；

（2）如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度（填“大”

或“小”）的玻璃砖来测量。

利用插针法可以测量半圆柱形玻璃砖的折射率。实验方法如下：在白纸上做一直线MN,并做出它的一

条垂线A8,将半圆柱形玻璃砖（底面的圆心为0）放在白纸上，它的直边与直线对齐，在垂线4B上

插两个大头针?和Pi，然后在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线外巳通过半圆柱形

玻璃砖后的光路，从而求出玻璃的折射率。实验室中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针外,

还有量角器等;

（3）某学生用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线A8上竖直插上了打、P2两枚大头针，但

在半圆柱形玻璃砖右侧的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过半圆柱形玻璃砖同时看到尸］、P2的像，

原因是,他应该采取的措施是;

（4）为了确定光线通过半圆柱形玻璃破后的光路，在玻璃砖的右侧，最少应插枚大头针。

（5）请在半圆柱形玻璃砖的右侧估计所插大头针的可能位置，并用"x”表示，做出光路图。为了计算

折射率，应该测量的量（在光路图上标出），有：,计算折射率的公式

是O

【参考答案】（1）卑L（2）大（3）光线PP2垂直于界面进入半圆柱形玻璃砖后，到达圆弧面

COS夕2

上的入射角大于临界角，发生全反射现象，光不能从圆邨面折射出来；向上移动半圆柱形玻璃砖，使到达

圆弧面上光线的入射角小于临界角（4）1枚（5）光路图如图，光在圆弧面上D点发生折射，法线为

8直线，测出入射角，和折射角折射率"=立

【试题解析】（1）由图得到，光线在玻璃砖上表面上入射角为1=90。-&，折射角为，=90。-夕2,根据折

sn_sin(90。―幻8sg

射定律得，行sin8：sin(90c-ft)8s8：

（2）在宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择时，玻璃砖宽度较大时，引起的角度误差较小。

（3）不管眼睛放在何处，都无法透过半圆柱形玻璃砖同时看到丹、巳的像，原因是没有光线射出，则

一定是先绞尸垂克于界面进入半囱柱形改璃传后，婆:这3：抽面上静入射角大于临界角，发生全反射现象,

光不能从回孤而折射出来.

（4）因为叁直入射的光线传播方向不改变，邛光亥.PbP：通辽半面桂彩般璃皓的出豺点已知，所以为了

戏定光淡乃丹透过半国柱形放璃砖后的光路，在玻竭特的右侧，最少应持1枚大头针「

（5）走路图如下图，光在圆弧面上D点发生折对，生线为。D直线，测出入射角f和折射角r,折豺

-sinr

里”=----.

sini

气7砥豚袜必

1.（2018•甘肃省兰州第一中学）如图所示，某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率，OA是

画在纸上的直线，他在直线OA适当位置先后竖直插上丹、巳两枚大头针，如图所示放上玻璃砖（如粗

黑线所示），然后插上2、R大头针。

A\P,

（1）其中他确定尸3大头针位置的方法是。

（2）若该同学实验操作规范准确，其记录的情况如图所示。该同学还用圆规做了一个以。为圆心，半

径与玻璃砖相同的半圆（如图中虚线所示）。请算出玻璃砖的折射率n=。

（3）该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖绕圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将

（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

【答案】（1）透过玻璃砖看，使尸3挡住修、生的像（2）1.5（3）偏小

【解析】（1）透过玻璃砖看，尸3大头针挡住多、2两枚大头针的像;

（2）如图，作出法线，过圆与入射光线与折射光线的交点作法线的垂线C4和加，由数学知识得：

RD

入射角和折射角的正弦值分别为sini=*Liny=1其中，CO-DO,则折射率

CODO

sinrBD6,.

n=----=---=-=1.5；

siniCA4

（3）该同学在插大头针分前不小心将玻璃砖以。为圆心顺时针转过一小角度，折射光线将顺时针转动,

而作图时仍以玻璃跨直线边缘为边界，W5为法线，则入射角，不变，折射角/减小，由折射率公式律

〃=过可知，测得玻璃铸的折射率将偏小；

sinf

2.（2018•北京市西城区）如图甲、图乙所示，在“用插针法测定玻璃的折射率'’的实验中，当光线A。以

一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线40对应的出射光线OB,从而确定

折射光线00'。

（1）如图甲,

（2）如图乙，以。为圆心，作圆与04、00,分别交于P、。两点，过P、。两点分别作法线NM的垂线,

垂足分别为尸、Q',则玻璃的折射率可以表示为片，

.siniPP'

【答案】（1）——

sinrQQ'

【解析】3)根据折射定律得，«=—

stnr

一PP'00'

(2)因为sinz=---,sinr=

RR

6帛、］sin;PP'

所以〃=菽=近

考点4用/糙干涉例先的波农

一,我备和钥

一、实验：用双缝干涉测光的波长

1.实验原理

如实验原理图甲所示，电灯发出的光，经过滤光片后变成单色光，再经过单缝S时发生衍射，这时单

缝S相当于一个单色光源，衍射光波同时到达双缝&和S2之后，S、S2双缝相当于两个步调完全一致的单

色相干光源，相邻两条明（暗）条纹间的距离Ax与入射光波长九双缝S、&间距离d及双缝与屏的距离

/有关，其关系式为：以=44，因此，只要测出Ar、d、/即可测出波长九

a

两条相邻明（暗）条纹间的距离Ax用测量头测出。测量头由分划板、目镜、手轮等构成。如实验原理图乙

所示。

2.实验器材

双缝干涉仪，即：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生

电源、导线、刻度尺。

3.实验步骤

（1）观察双缝干涉图样

①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如实验原理图丁所示。

②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。

③调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏。

④安装双缝和单缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝平行，二者间距约5cm~10cm。

⑤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，记下手轮上的读数，将该条纹记为第1条亮纹；转动手

轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数；将该条纹记为第〃条亮纹，测

出n个亮条纹间的距离”，则相邻两亮条纹间距—=-o

n-1

③用刻度尺测量双缝到光屏间距离/(d是已知的)o

④重复测量、计算，求出波长的平均值。

二、实验中的注意事项

1.数据处理

(1)条纹间距的计算：移动测量头的手轮，分划板中央刻线在第1条亮纹中央时读数为0，在第"条

亮纹中央时读数为斯，则Ax=四二包。

n—1

(2)根据条纹间距与波长的关系盘=44得/1=!以，其中d为双缝间距，/为双缝到屏的距离。

(3)测量时需测量多组数据，求7的平均值。

2.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条纹的中心对齐，记清此时手轮上的读数，转动手轮，使

分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条纹间的距离。

(4)不要直接测―，要测多个亮条纹的间距再计算得以，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，红色在最外层。

3.误差分析

(1)双缝到屏的距离/的测量存在误差。

(2)测条纹间距■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Ax为亮(暗)条纹的宽度。

③分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心。

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。

名典,戈卡钠

现有毛玻璃屏A、双缝8、白光光源C、单缝。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

列顺序为C、、

(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如

图2所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图3中手轮上的

示数mmo

(3)已知双缝间距d为2.0x10"m,测得双缝到屏的距离L为0.700m,由计算式上,

求得所测红光波长为nm。

【参考答案】(1)EDB(2)13.870(3)A=—660

【试题解析】(D为获取单电线光源，白电光源后面要考谑光片、单缝、双缝，即E、D、瓦

(2)场旋测微器固定刻度读数为135mm,可笏刻度续数为37.0x0.01mm,两者相加为13.870mm,

H—uaFL、cr八e113.870mm-2.320mm■八

国2的读数为：2.320mm,所以Ax=-------------------------------=2.jl0mma

6-1

.1&cdAx«2.OxlO_4mx2.310xl(Tm,,…工

(3)根据Ax=—/知，A=------,人数据得■}=-------------------------=6.6x1(Tm=660nmo

dI0.700m

y?砥踪林司

1.(2018•辽宁省大连市)双缝干涉实验装置如图所示。现有毛玻璃屏A、双缝8、白光光源C、单缝。

和滤光片E等光学元件，要把它们放在下图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量光的波长。

(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）若实验测得第一条亮纹到第四条亮纹中心间的距离Ax=6.930mm,双缝间距d=0.30mm,双缝到屏

的距离/=1.000m,则对应的光波波长兀m；（计算结果保留两位有效数字）

（3）若分别用红、绿两束单色光做该实验，在距双缝相同距离的屏上分别得到右图所示的干涉图样，

由图样可判定（填“甲”或“乙”）是由红光得到的图样。

TTTTW

甲乙

【答案】（1）EDB（2）6.9x10〃（3）甲

t解析】3）为获取单色线光的双缝干涉图样，白光光源后先放滤光片，再放单缝、双缝，最后放毛

玻璃片。故答案为EDB。

（2）若实险测得第一条亮纹到第四条亮纹中心间的距离△x=6.930mm,则Ax=3«/,整理得：

a

,Md6.930x10-3x030xIO-3

z=-------=------------------------------m=6.9x10mj

313x1.000

（3）红光波长比绿光波长长，在距双缝相同距离的屏上得到红光干涉图样的相邻亮条纹间距大，则图

甲是由红光得到的图样。

2.（2018•河南省南阳市）如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光

具座上，并选用缝间距"=°二°mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离

012cm

»山""”仲理

乙丙

（1）已知测量头上主尺的分度值是1毫米，副尺（游标尺）上有20小格。某同学调整手轮后，从测量头

的目镜看去•，使分划板中心刻线与某条纹A中心对齐，如图乙所示，此时测量头上主尺和副尺的

示数情况如图丙所示，此示数为mm；接着再转动手轮，使分划板中心刻线与某条

纹B中心对齐时，测量头上的示数为8.65mm。利用上述测量结果，经计算可得经滤光片射向双缝

的色光的波长入=m（结果保留2位有效数字）。

（2）另一同学按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象效果很好。若他对实验装置做了一下改

动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加。以下改动可能实现这个效果的是

A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间

B.仅将单缝向远离双缝方向移动少许

C.仅将单缝与双缝的位置互换

D.仅将红色滤光片换成绿色的滤光片

【答案】⑴0.254.8x10-7⑵口

【解析*1）图中游标卡尺的主尺的刻度为0,游标尺的第5刻度与上边对齐，则读数为：0mm+0.05x5=0.25

mm,A到3条纹间的距离为8.40mm,由图可知H到3条纹间的距离为5个条纹宽度，贝小

Ax=8'Omm=1.68mm；根据公式得：♦=""=八~°6smm14.8xl£rm。

5dL700

（2）对实险装置作了一下改动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，可知各条

纹的宽度减小。由公式九=土生得：仅将滤光片移至单缝和双缝之间，入L与d都不变，

La

则Ax不变，故A错误；仅将单缝远离双缝移动少许，入L与d都不变，则Ax不变，故B错误；仅将

单缝与双缝的位置互换，将不能正常观察双缝干涉，故C错误；仅将红色滤光片换成绿色的滤光片，2

减小，L与d都不变，则Ax减小，故D正确。

区三映射高考凄

1.（2017・新课标全国n卷）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图

样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是

A.改用红色激光

B.改用蓝色激光

C.减小双缝间距

D.将屏幕向远离双缝的位置移动

E.将光源向远离双缝的位置移动

【答案】ACD

【解析】根据条纹间距表达式Ax=L/.可知：因红光的波长大于爆光的波长，则改用红色激光可增大

a

条纹间距，选项A正确；因蓝光的波长小于绿光的波长，则改用蓝色激光可减小条纹间距，选项B错

误；减小双缝间距d可增加条纹间距，选项C正确；将屏幕向远离双缝的位置移动，即增加/可使条

纹间距变大，选项D正确；光源与双缝间的距离不影响条纹间距，选项E错误。

【名师点睛】此题考查双缝干涉中条纹间距的影响因素：关键是理解实验原理，知道干涉条纹间距的

表达式以=4丸，题目较简单。

a

2.（2016•上海卷）在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，则

A.中间条纹间距较两侧更宽

B.不同色光形成的条纹完全重合

C.双缝间距离越大条纹间距离也越大

D.遮住一条缝后屏上仍有明喑相间的条纹

【答案】D

【解析】据干涉图样的特征可知，干涉条纹特征是等间距、彼此平行，故选项A错误；不同色光干涉条

纹分布位置不相同，因此选项B错误；据公式=可知，双缝间距d越大，干涉条纹距离越小，

d

故选项C错误；遮住一条缝后，变成J'单缝衍射，光的衍射也有衍射条纹，故选项D正确。

3.（2015•天津卷）某同学利用单摆测量重力加速度

（1）为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是

A.组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球

B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线

C.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动

D.摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大

（2）如图所示，在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约为1m的单摆，实验时，由于仅有量程为20cm、

精度为1mm的钢板刻度尺，于是他先使摆球自然下垂，在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平

面的位置做一标记点，测出单摆的周期7；；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些，再次

使摆球自然下垂，用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆周期（