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1、实验十六：用双缝干涉测量光的波长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)纹间距x 与双缝间距 d、双缝到屏的距离 l、单色光的波长之间满足_.dxl2.实验步骤(1)观察干涉条纹将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图S16-1 所示.图 S16-1接好光源，打开开关，使灯丝正常发光.调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到达光屏.安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝_，二者间距约 510 cm，这时，可观察白光的干涉条纹.平行滤光片在单缝和光源间放上_，观察单色光的干涉条纹.(2)测定单色光的波长安装测量头，调节至可清晰
2、观察到干涉条纹.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 a1，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 a2，将该条纹记为第 n 条亮条纹.用刻度尺测量双缝到光屏的距离 l(d 是已知的).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x_. (3)计算多组数据，求的平均值.4.注意事项中心轴线(1)安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的_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)调节的基本依据是：照在光屏上的光很弱，主
3、要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰的一般原因是单缝与双缝不平行，故应正确调节.考点 1实验原理与实验操作【典题 1】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 S16-2 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.图 S16-2(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)本实验的步骤有：取下遮光筒左侧的元件，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
4、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)测量数条亮条纹间的距离.在操作步骤时还应注意_和_.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、双缝和光屏的中心在同一轴线上.答案：(1)ED B单缝、双缝间的距(2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行离要适当考点 2实验数据的处理【典题 2】在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干
5、涉实验仪按要求安装在光具座上，如图 S16-3 甲所示，并选用缝间距 d0.2 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 l700 mm.然后，接通电源使光源正常工作.甲乙丙图 S16-3(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有 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暗纹的编号，此时图乙(b)中游标卡尺上的读数 x11.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标卡尺上的读数 x2_mm.(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明条纹(或暗条纹
6、 ) 间 的 距 离 x _mm ； 这 种 色 光 的 波 长 _nm.解析：(1)由游标卡尺的读数规则可知：x2(15.010.02)mm15.02 mm.(2)图乙(a)中暗条纹与图丙(a)中暗条纹间的间6.6102 nm.答案：(1)15.02 (2)2.316.6102考点 3实验误差的分析【典题 3】在“用双缝干涉测光的波长”实验中，实验装置如图 S16-4 所示.图 S16-4(1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点：A.灯丝与单缝和双缝必须平行放置B.干涉条纹与双缝垂直C.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关D.干涉条纹的间距与光的波长有
7、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条纹的中心时，手轮上的示数如图 S16-5 甲所示，该读数为_mm.甲乙图 S16-5(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，如图乙所示.则在这种情况下来测量干涉条纹的间距x时，测量值_(填“大于”“小于”或“等于”)实际值.解析：(1)为了获得清晰的干涉条纹，A 正确.由干涉现象可宽度无关，C 错误，D 正确.(2)手轮的读数为(0.5 mm20.00.01 mm)0.700 mm.(3)条纹与分划板不平行时，实际值x实x测 cos ，为条纹与分划板间的夹角，故x实x测.答案：(1)AD (2)0.70
8、0 (3)大于可以利用激光或反射光作为相干光源，操作简单，实验容易成功.考向 1利用激光作为相干光源【典题 4】(2017 年上海静安区高三质检)如图 S16-6 所示是用激光器、缝间距可调节的双缝屏、光屏等器材研究光的干涉现象的装置.图 S16-6实验中用激光照射双缝，其目的是产生_相同的两束光；为了增大光屏上干涉条纹的间距，只调节双缝间隙s，其他条件不变，应使s _(填“增大”或“减小”)；如果将红光换为紫光，其他条件不变，光屏上干涉条纹的间距将_(填“增大”或“减小”).解析：实验中用激光照射双缝的作用是形成频率相同的相的间距，应使双缝间距离s 减小；如果仅将红光激光器换为紫光激光器，其
9、他条件都不变，则光屏上干涉条纹的间距减小.答案：频率减小减小考向 2利用反射光作为相干光源【典题 5】1801 年，托马斯杨用双缝干涉实验研究了光波的性质，1834 年，洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称为洛埃镜实验).(1)洛埃镜实验的基本装置如图 S16-7 所示，S 为单色光源，M 为平面镜，试用平面镜成像作图法画出 S 经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域.图 S16-7(2)设光源 S 到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为 a 和 l，光的波长为，在光屏上形成干涉条纹，写出相邻两条亮条纹(或暗条纹)间距离x 的表达式.解：(1)先作出 S 经平面镜的像点 S，然后作出 S 经平面镜成像的边界光线，其重叠区域如图 S16-8 所示.图 S16-8(2)由图 S16-8 可知 d2a，所以由干涉条纹间距公式得xl2a.
