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1、实验16用双缝干涉测光的波长一、实验目的测定单色光的波长。二、实验原理相邻两条明(暗)条纹间的距离x与入射光波长,双缝S1、S2间距离d及双缝与屏的距离l的关系式为x= ,只要测出x、d、l即可测出波长。三、实验器材光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺。四、实验步骤1.安装仪器。(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。(2)接好光源,打开开关,使白炽灯正常发光。调节各部件的高度,使光源发出的光能沿轴线到达光屏。(3)安装单缝和双缝,中心位于遮光筒的轴线上,使双缝和单缝的缝平行。2.观察与记录。(1)调单缝与双缝间距为510cm时,观察白光
2、的干涉条纹。(2)在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹。(3)调节测量头,使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心,记下手轮上的读数a1;转动手轮,使分划板向一侧移动,当分划板中心刻度线与第n条相邻的明条纹中心对齐时,记下手轮上的刻度数a2,则相邻两条纹间的距离x= 。(4)换用不同的滤光片,测量其他色光的波长。五、数据处理六、注意事项1.调节双缝干涉仪时,要注意调节光源的高度,使它发出的一束光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,转动测量头,使分划板中
3、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个条纹间的距离。4.不要直接测x,要测几个条纹的间距,计算得x,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,红色在最外边。命题点一命题点二实验原理与操作实验原理与操作例1(2017河北秦皇岛月考)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实验装置,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。命题点一命题点二(2)本实验的步骤有:取下遮光筒左侧的
4、元件,调节光源高度,使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮;按合理的顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;用刻度尺测量双缝到屏的距离;用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。在操作步骤时还应注意和。命题点一命题点二答案:(1)EDB(2)放置单缝、双缝时,必须使缝平行单缝、双缝间的距离要适当解析:(1)滤光片E可以从白光中选出单色红光,单缝D是获取线光源,双缝B是获得相干光源,最后成像在毛玻璃屏A上,所以排列顺序为C、E、D、B、A。(2)在操作步骤时应注意的事项有放置单缝、双缝时,必须使缝平行;单缝、双缝间的距离要适当;要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏
5、的中心在同一轴线上。命题点一命题点二数据处理与误差分析数据处理与误差分析例2(1)(多选)下图是用双缝干涉测光的波长的实验示意图,图中是光源、是滤光片、是单缝、是双缝、是光屏。下列操作能增大光屏上相邻两亮条纹之间距离的是()A.增大和之间的距离B.增大和之间的距离C.将绿色滤光片改成红色滤光片D.增大双缝之间的距离命题点一命题点二(2)如果将灯泡换成激光光源,该实验照样可以完成,这时可以去掉的部件是(填数字代号)。(3)转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹,读出手轮的读数如图甲所示。继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第10条亮条纹,读出手轮的读数如图乙所示。则相邻两亮条纹的间距是
6、mm(结果保留三位有效数字)。(4)在(3)前提下,如果已经量得双缝的间距是0.30mm,双缝和光屏之间的距离是900mm,则待测光的波长是m(结果保留三位有效数字)。命题点一命题点二答案:(1)BC(2)(3)1.610(4)5.3710-7解析:(1)由x= 知相邻两亮条纹之间的距离与单缝和双缝之间的距离无关,A错误;增大和之间的距离即是增大l,x增大,B正确;红光的波长大于绿光的波长,C正确;增大双缝之间的距离,x减小,D错误。(2)由于激光是相干光源,故可以去掉的部件是。(3)甲图读数是0.045mm,乙图读数是14.535mm,它们的差值是14.490mm,命题点一命题点二用双缝干涉
7、测光的波长问题的解决方法(1)明确双缝干涉条纹间距公式x= 中各物理量的意义,其中x是相邻两条亮条纹(或暗条纹)的中心间距,d是双缝之间的距离,l是双缝到屏的距离,为光的波长。(2)熟记求解相邻两条亮条纹(或暗条纹)间的距离的公式x= 中各物理量的意义。a1是使分划板的中心刻线对齐某条亮纹的中央时记下的手轮上的读数,将该条纹记为第1条亮纹,a2是转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一条亮纹的中央时记下的手轮上的读数,并将该条纹记为第n条亮纹。命题点一命题点二(3)若将装置放入水中,必须根据水中的波长水、真空中的波长真的为光在水中的波长水。(4)将各物理量统一为国际单位代入求解。1.(2016上海
8、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暗相间的条纹 答案解析解析关闭 答案解析关闭2.(多选)(2017全国卷)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 答案解析解析关闭 答案解析关闭3.用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间的距离d的大小恰好是图丁中游标卡尺的读数;
9、双缝到毛玻璃屏间的距离的大小由图丙中的毫米刻度尺读出;实验时先移动测量头(如图甲所示)上的手轮,把分划板中心刻线对准最左边的一条亮条纹的中心(如图乙所示),并记下螺旋测微器的读数x1(如图戊所示),然后转动手轮,把测量头向右移动,直到分划板中心刻线对准第7条亮条纹的中心并记下螺旋测微器的读数x2(如图己所示),由以上测量数据求该单色光的波长(结果保留两位有效数字)。 答案解析解析关闭 答案解析关闭4.在观察光的干涉现象的实验中,将两片刀片合在一起,在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝;按如图所示的方法,让激光束通过自制的双缝,观察在光屏上出现的现象。(1)保持缝到光屏的距离不变,换用不同间隙
10、的双缝,双缝的间隙越小,屏上明暗相间的条纹间距(选填“越大”或“越小”)。(2)保持双缝的间隙不变,光屏到缝的距离越大,屏上明暗相间的条纹间距(选填“越大”或“越小”)。(3)在双缝间的距离和双缝与屏的距离都不变的条件下,用不同颜色的光做实验,发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时(选填“大”或“小”)。(4)在该实验中,若所用激光的波长为5.3010-7m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差为1.8510-6m,则在这里出现的应是(选填“亮条纹”或“暗条纹”)。答案:(1)越大(2)越大(3)小(4)暗条纹做实验时的条纹间距比用红色光做实验时小。(4)屏上P点距双缝S1和S2的路程差为所用激光的波长的3.5倍,所以P点应出现暗条纹。
