新高考物理一轮复习重难点练习实验17 用双缝干涉实验测光的波长（原卷版）

实验17用双缝干涉实验测光的波长1.掌握由Δx＝eq\f(l,d)λ测光的波长的原理，并能测单色光波长.2.观察单色光的双缝干涉图样，掌握测量头测量条纹间距的方法．1．实验原理单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)条纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长λ之间满足λ＝eq\f(d,l)Δx.2．实验过程(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，如图所示．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，二者间距约为5～10cm.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，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第1条亮条纹；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n条亮条纹．③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d是已知的)．④改变双缝间的距离d，双缝到屏的距离l，重复测量．3．数据处理(1)条纹间距Δx＝eq\f(an－a1,n－1).(2)波长λ＝eq\f(d,l)Δx.(3)计算多组数据，求λ的平均值．4．注意事项(1)安装时，注意使光源、透镜、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当．(2)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近．(3)调节的基本依据：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行．【典例1】（2022·全国·高三课时练习）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，单色光从单缝SKIPIF1<0射出，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SKIPIF1<0通过平面镜成的像是SKIPIF1<0。（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SKIPIF1<0被视为其中的一个缝，___________相当于另一个“缝”；（2）实验中已知单缝SKIPIF1<0到平面镜的垂直距离SKIPIF1<0，单缝到光屏的距离SKIPIF1<0，观测到第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为SKIPIF1<0，则该单色光的波长SKIPIF1<0___________SKIPIF1<0。（结果保留1位有效数字）（3）以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离___________。A．将平面镜稍向上移动一些B．将平面镜稍向右移动一些C．将光屏稍向右移动一些D．将光源由红色光改为绿色光【典例2】（2022·全国·高三课时练习）我们用以下装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验：（1）在本实验中，需要利用关系式SKIPIF1<0来求解某色光的波长，其中SKIPIF1<0和SKIPIF1<0一般为已知量，所以测量SKIPIF1<0是本实验的关键，观察下面的图像，你认为在实际操作中SKIPIF1<0应选下列图中的___________图（填写“甲”或“乙”）更为合适？（2）在实际操作中，我们通常会通过测n条亮纹间的距离取平均值的方法来减小测量误差。已知实验所用的测量头由分划板、滑块、目镜、手轮等构成，使用50分度的游标卡尺。某同学在成功观察到干涉图像后，开始进行数据记录，具体操作如下：从目镜中观察干涉图像同时调节手轮，测量了第1条亮条纹与第6条亮条纹之间的距离，初末位置游标卡尺的示数如图所示，则相邻两条亮条纹的间距SKIPIF1<0___________SKIPIF1<0。（3）若在实验当中，某同学观察到以下图像，即测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上。若继续移动目镜观察，将会使测量结果出现偏差，所以需要对仪器进行调整，使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上。下面操作中可行的有___________。A．调节拨杆方向B．其他不动，测量头旋转一个较小角度C．其他不动，遮光筒旋转一个较小角度D．将遮光筒与测量头整体旋转一个较小角度（4）在写实验报告时，实验要求学生将目镜中所观察到的现象描绘出来，甲同学和乙同学分别画了移动目镜时所观察到的初末两个视场区，你觉得___________的图像存在造假现象。【典例3】（2022·辽宁沈阳·三模）某实验小组利用图1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，调节器材，在目镜中可以观测到干涉图样。（1）如图1所示，实验所需器材在光具座上依次排列，则A、B处分别是______、______。（填“单缝”、“双缝”）（2）在目镜中看到的干涉图样是图2中______（填“甲”或“乙”）。（3）移动测量头上的手轮，使分划板的中心刻线对准第2条亮纹的中心，记下此时手轮上读数SKIPIF1<0；转动测量头，使分划板的中心刻线向右移动对准第6条亮纹的中心，此时手轮上的读数为SKIPIF1<0，如图3所示，则读数SKIPIF1<0______mm；已知双缝与屏的距离为L，双缝间距为d，则单色光的波长SKIPIF1<0______。（用题目中给出的字母表示）【典例4】（2022·福建漳州·三模）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示。（1）单缝宽度为h，双缝间距为d，双缝与屏距离为l，当采取下列四组数据中的哪一组时，可能在光屏上观察到清晰可辨的干涉条纹___________。（填正确答案标号）A．SKIPIF1<0

B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0

D．SKIPIF1<0（2）当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，读数为________SKIPIF1<0。（3）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示。则在这种情况下波长的测量值__________（填“大于”、“小于”或“等于”）实际值。【典例5】（2022·全国·高三专题练习）在双缝干涉实验中，钠灯发出波长为589nm的黄光，在距双缝1m的屏上形成干涉条纹。已知双缝间距为1.68×10－4m，则相邻两明条纹中心间距为________m。若改用氦氖激光器作光源，其发出的红光波长比黄光的________（选填“长”或“短”），其他条件不变，则相邻两明条纹中心间距比黄光的________（选填“大”或“小”）。在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示。（1）以线状白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实验现象后，总结出以下几点：A．灯丝和单缝及双缝必须平行放置B．干涉条纹与双缝垂直C．干涉条纹疏密程度与双缝间距离有关D．干涉条纹间距与光的波长有关以上几点中你认为正确的是________。（2）当测量头中的分划板中心刻线对齐某干涉条纹中心时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为________mm。（3）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值________（选填“大于”“小于”或“等于”）实际值。【典例6】（2022·全国·高三专题练习）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，如图所示，并选用缝间距d=0.2mm的双缝片。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝片间的距离L=700mm。接通电源使光源正常工作。（1）M、N、P三个光学元件依次为______。A．滤光片、单缝片、双缝片

B．滤光片、双缝片、单缝片C．偏振片、单缝片、双缝片

D．双缝片、偏振片、单缝片（2）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图甲所示，图中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时图乙中游标卡尺上的读数x1=____mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙所示，此时图丁中游标卡尺上的读数x2=