【小初高学习]2018年高考物理一轮复习 实验十五 用双缝干涉测量光的波长押题专练
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专题70 实验:用双缝干涉测光的波长一、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S 1和S 2之后,S 1、S 2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Δx 与入射光波长λ,双缝S 1、S 2间距离d 及双缝与屏的距离l 有关,其关系式为:λdl x =∆,因此,只要测出Δx 、d 、l 即可测出波长λ。
两条相邻明(暗)条纹间的距离Δx 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5 cm~10 cm 。
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n 条亮纹,测出n 个亮条纹间的距离a ,则相邻两亮条纹间距1-=∆n a x 。
③用刻度尺测量双缝到光屏间距离l (d 是已知的)。
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a 1,在第n 条亮纹中央时读数为a n ,则11--=∆n a a x n 。
【创新方案】2019年高考物理一轮复习 实验十五 用双缝干涉测光的波长(1)观察白光及单色光的双缝干涉图样。
(2)测定单色光的波长。
图实-15-1如图实-15-1所示,某单色光照到狭缝S 上,在屏上得到了平行于双缝S 1、S 2亮暗相间的干涉条纹。
相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx 与入射光波的波长λ、双缝S 1、S 2间距离d 及双缝与屏的距离l 有关,其关系式为:Δx =ld λ,由此,只要测出Δx 、d 、l 即可得出波长λ。
两条相邻亮(暗)条纹间的距离Δx 用测微目镜测出。
测微目镜由分划板、目镜、手轮等构成。
如图实-15-2所示。
图实-15-2图实-15-3转动手轮,分划板会左、右移动。
测量时,应使分划板中心刻线对齐条纹的中心(如图实-15-3所示),记下此时手轮上的读数a 1;转动手轮,使分划板向一侧移动,当分划板中心刻线对齐另一条相邻的条纹中心时,记下手轮上的刻度数a 2,两次读数之差就是这两条条纹间的距离。
即Δx =|a 1-a 2|。
Δx 很小,直接测量时相对误差较大,通常测出n 条亮(暗)条纹间的距离a ,再推算相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx =an -1。
双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、刻度尺。
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,如图实-15-4所示。
图实-15-4(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沿轴线到达光屏。
(4)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,二者间距为几个厘米,这时,可观察到白光的干涉条纹。
(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a 1,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第n 条亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数a 2。
实验十五 用双缝干涉测量光的波长一、实验目的1.理解双缝干涉的原理,能安装和调试仪器.2.观察入射光分别为白光和单色光时双缝干涉的图样.3.掌握利用公式Δx =l dλ测波长的方法.二、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)条纹间的距离Δx 与双缝间的距离d 、双缝到屏的距离l 、单色光的波长λ之间满足λ=d ·Δx /l .三、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.附:测量头的构造及使用如图1甲所示,测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,分划板会向左右移动,测量时,应使分划板的中心刻度对齐条纹的中心,如图乙,记下此时手轮上的读数.然后转动测量头,使分划板中心刻线与另一条纹的中心对齐,再次记下手轮上的刻度.两次读数之差就表示这两个亮条纹间的距离.图1实际测量时,要测出n条亮条纹(暗条纹)的宽度,设为a,那么Δx=an-1.四、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,如图2所示.图2(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,使光源灯丝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,使双缝和单缝相互平行.2.观察与记录(1)调整单缝与双缝间距为几厘米时,观察白光的干涉条纹.(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a 1;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 条相邻的亮条纹中心对齐时,记下手轮上的刻度数a 2,则相邻两条纹间的距离Δx =|a 1-a 2|n -1. (4)换用不同的滤光片,测量其他色光的波长.3.数据处理用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l ,由公式λ=d lΔx 计算波长.重复测量、计算,求出波长的平均值.五、误差分析测定单色光的波长,其误差主要由测量引起,条纹间距Δx 测量不准,或双缝到屏的距离测不准都会引起误差,但都属于偶然误差,可采用多次测量取平均值的方法来减小误差.六、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Δx ,要测多个亮条纹的间距再计算得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,红色在最外层.记忆口诀亮光源、滤光片,单缝双缝成一线;遮光筒、测量头,中间有屏把像留;单缝双缝平行放,共轴调整不能忘;分划线、亮条纹,对齐平行测得准; n 条亮纹读尺数,相除可得邻间距;缝距筒长记分明,波长公式要记清.例1 在“用双缝干涉测光的波长”实验中:(1)实验装置采用双缝干涉仪,它由各部分光学元件在光具座上组成,现准备了下列仪器:A.光源,B.双缝片,C.单缝片,D.滤光片,E.毛玻璃(其中双缝片和光屏连在遮光筒上).把以上仪器安装在光具座上时,正确的排列顺序是____________.(2)关于本实验,正确的说法是 ( ) A.实验时应调节各器件共轴,并且单缝和双缝的缝应相互平行B.观察到的白光的干涉图样是:可以看到彩色的干涉条纹,中央为一条白亮的零级干涉条纹;彩色条纹的排列,以零级亮条纹为中心左右对称,在第一级亮条纹中紫色在最外侧C.看到白光的干涉条纹后,在单缝前面放上红色或绿色滤光片,即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹,且红条纹的间距比绿条纹的间距大D.测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数例2 利用双缝干涉测定光的波长实验中,双缝间距d=0.4 mm,双缝到光屏的距离l=0.5 m,用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图3所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所示,则:图3(1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为x A=______mm,x B=______mm,相邻两条纹间距Δx=______mm;(2)波长的表达式λ=________(用Δx、l、d表示),该单色光的波长λ=________m;(3)若改用频率较高的单色光照射,得到的干涉条纹间距将________(填“变大”、“不变”或“变小”).例3 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;按图4所示的方法,让激光束通过自制的双缝.图4(1)保持缝到光屏的距离不变,换用不同间隙的双缝,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)在狭缝间的距离和狭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”).1.利用图5中装置研究双缝干涉现象时,下面几种说法中正确的是 ( )图5A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽D.换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄2.某同学在做双缝干涉实验时,按各元件的合理顺序正确的安装好实验装置,在光屏上却观察不到干涉图样,这可能是由于 ( ) A.光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致,相差较大B.没有安装滤光片C.单缝与双缝不平行D.光源发出的光束太强3.如图6所示是用双缝干涉测量光的波长的实验设备示意图.图6(1)图中①是光源,⑤是光屏,它们之间的②③④依次是________、________、________.(2)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离( )A.增大③和④之间的距离B.增大④和⑤之间的距离C.将红色滤光片改为绿色滤光片D.增大双缝之间的距离(3)在某次实验中,已知双缝到光屏之间的距离是600 mm,双缝之间的距离是0.20 mm,单缝到双缝之间的距离是100 mm,某同学在用测量头测量时,先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹(记作第1条)的中心,这时手轮上的示数如图7甲所示,然后他转动测量头,使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心,这时手轮上的示数如图乙所示.这两次示数依次为________mm和________mm,由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长为________nm.图74.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8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8(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:①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;②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;③用刻度尺测量双缝到屏的距离;④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②时还应注意__________________________和_______________________.(3)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9甲所示.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,记下此时如图乙所示的手轮上的示数为________mm,求得相邻亮纹的间距Δx为________mm.图9(4)已知双缝间距d为2.0×10-4m,测得双缝到屏的距离l为0.700 m,由计算式λ=________,求得所测红光波长为________nm.5.在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将双缝干涉仪按要求安装在光具座上(如图10所示),并选用缝间距d=0.2 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L=700 mm.然后,接通电源使光源正常工作.图10图11(1)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11(a)所示,图(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号,此时图(b)中游标尺上的读数x1=1.16 mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图(c)所示,此时图(d)中游标尺上的读数x2=________ mm;(2)利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx=______ mm;这种色光的波长λ=______ nm.答案课堂探究例1 (1)ADCBE 或EBCDA (2)ACD例2 (1)11.1 15.6 0.75 (2)d lΔx 6.0×10-7(3)变小 例3 (1)越大 (2)越大 (3)小随堂训练1.ABD 2.AC3.(1)滤光片、单缝、双缝 (2)B(3)0.641(±0.002) 10.293(±0.002)5364.(1)E D B (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 (3)13.870 2.310 (4)d Δx l 6605.(1)15.02 (2)2.31 660。
取夺市安慰阳光实验学校实验:用双缝干涉测光的波长一、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S 1和S 2之后,S 1、S 2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Δx 与入射光波长λ,双缝S 1、S 2间距离d 及双缝与屏的距离l有关,其关系式为:λdlx =∆,因此,只要测出Δx 、d 、l 即可测出波长λ。
两条相邻明(暗)条纹间的距离Δx 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5 cm~10 cm 。
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,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,记下此时手轮上的读数;将该条纹记为第n 条亮纹,测出n 个亮条纹间的距离a ,则相邻两亮条纹间距1-=∆n ax 。
③用刻度尺测量双缝到光屏间距离l (d 是已知的)。
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,分划板刻线在第1条亮纹时读数为a 1,在第n 条亮纹时读数为a n ,则。
(2)根据条纹间距与波长的关系λdl x =∆得x ld ∆=λ,其中d 为双缝间距,l 为双缝到屏的距离。
【红对勾 讲与练】 版高考物理总复习 实验十五 用双缝干涉测光的波长课堂检测1.[多选]利用下图中装置研究双缝干涉现象时,下面几种说法中正确的是( )A .将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄B .将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽C .将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽D .换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄解析:由条纹间距公式Δx =ldλ,d 指双缝间距离,l 是双缝到屏的距离,可知:A 项中l 减小,Δx 变小;B 项中λ变大,Δx 变大;D 项中d 变大,Δx 变小.故A 、B 、D 正确.答案:ABD2.在观察光的双缝干涉现象的实验中:(1)将激光束照在下图乙所示的双缝上,在光屏上观察到的现象是图甲中的________.(2)换用间隙更小的双缝,保持双缝到光屏的距离不变,在光屏上观察到的条纹宽度将________;保持双缝间隙不变,减小光屏到双缝的距离,在光屏上观察到的条纹宽度将________(以上均选填“变宽”、“变窄”或“不变”).解析:(1)双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹,A 图正确.(2)根据Δx =l dλ知,双缝间的距离d 减小时,条纹间距变宽;当双缝到屏的距离l 减小时,条纹间距变窄.答案:(1)A (2)变宽 变窄3.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,实验装置如图所示.(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,手轮上的示数如图甲所示,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,如图乙所示.则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx 时,测量值________实际值.(填“大于”“小于”或“等于”)解析:(1)为了获得清晰的干涉条纹,A 正确.由干涉现象可知干涉条纹与双缝平行,B 错误.干涉条纹的疏密Δx =l dλ与单缝宽度无关,C 错误,D 正确.(2)手轮的读数为(0.5 mm +20.0×0.01 mm)=0.700 mm.(3)条纹与分划板不平行时,实际值Δx 实=Δx 测cos θ,θ为条纹与分划板间的夹角,故Δx 实<Δx 测.答案:(1)AD (2)0.700 (3)大于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,要把它们放在下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)本实验的实验步骤有:①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮; ②按合理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; ③用米尺测量双缝到屏的距离;④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②时还应注意____________和__________.(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甲所示,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,记下此时图乙中手轮上的示数________mm.求得相邻亮纹的间距Δx 为________mm.解析:(1)单缝与双缝的间距为5~10 cm ,使单缝与双缝相互平行.(2)图甲的读数为2.320 mm ,图乙的读数为13.870 mm ,Δx =13.870-2.3206-1mm =2.310 mm. 答案:(1)单缝与双缝的间距为5~10 cm 使单缝与双缝相互平行 (2)13.870 2.3105.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,请按照题目要求回答下列问题.(1)下图中甲、乙两图都是光的条纹形状示意图,其中干涉图样是________.(2)将下表中的光学元件放在图丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置,并用此装置测量红光的波长.元件代号A B C D E 元件名称光屏 双缝 白光光源 单缝 透红光的滤光片将白光光源C 放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的排列顺序应为________.(填写元件代号)(3)已知该装置中双缝间距d =0.50 mm ,双缝到光屏的距离L =0.50 m ,在光屏上得到的干涉图样如图甲所示,分划板在图中A 位置时游标卡尺如图乙所示,则其示数为________mm ;在B 位置时游标卡尺如图丙所示.由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________m.解析:图甲中的条纹间距和宽度相同,是干涉图样,图乙是衍射图样.光源发出的白光,各种频率都有,加上E 后通过的只有红光了,变成单色光,加上D 和B ,就得到两列频率相同、步调一致的相干光,最后放置光屏,干涉条纹呈现在光屏上,所以顺序为CEDBA .B 位置的示数为115.65 mm ,图甲中AB 之间的距离为(115.65-111.10) mm =4.55 mm ,则相邻条纹的间距为Δx =4.557 mm ,再根据公式Δx =L dλ,代入数据得波长为6.5×10-7 m. 答案:(1)甲 (2)CEDBA (3)111.10 6.5×10-7。
实验十五用双缝干涉测光的波长一、考情分析考试大纲考纲解读实验十五用双缝干涉测光的波长二、考点知识梳理实验目的:1. 明确实验器材的构成及其作用.2.观察白光及单色光的双缝干涉图样.3.测定单色光的波长.实验原理:1、光源发出的光经滤光片成为单色光,单色光通过单缝后,经双缝产生稳定的干涉图样,干涉条纹可从屏上观察到.图样中相邻两条亮(暗)纹间的距离△x与双缝间的距离d、双缝到屏的距离L、单色光的波长λ之间图实14-1满足.通过测量d、L、Δx就可计算出光的波长.2、双缝间的距离d是已知的,双缝到屏的距离L可以用________测出,相邻两条亮(暗)纹间的距离Δx用_________(如图实14-1)测出.测量头由______、_______、_______等构成.转动手轮,分划板会左右移动. 测量时,应使分划板中心刻线对齐条纹的_______(如图实14-2),记下此时手轮上的读数.转动测量头,使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心,记下此时手轮上的读数.两次读数________就表示这两条条纹间的距离. 实验器材:双缝干涉仪、米尺、测量头.三、考点知识解读 剖析:(一)、实验步骤: ①、观察双缝干涉图样:1.如图实14-3所示,把直径约10cm 、长约1m 的遮光简水平放在光具座上,筒的一端装有双缝,另一端装有毛玻璃屏.2.取下双缝,打开光源,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.3.放好单缝和双缝,单缝和双缝间的距离约为5 cm ~10 cm ,使缝相互平行,中心大致位于遮光筒的轴线上,这时在屏上就会看到白光的双缝干涉图样. 4. 在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的双缝干涉图样. 5.分别改变滤光片和双缝,观察干涉图样的变化. ②测定单色光的波长:6.已知双缝间的距离d ,用米尺测出双缝到屏的距离L ,用测量头测出相邻两条亮(暗)纹间的距离x ∆,由d x lλ=∆,算单色光的波长.为了减小误差,可测出n 条亮纹(暗)纹间的距离a ,则可以求出相邻两条亮(暗)纹间的距离()1x a n ∆=-.图14-2图实14-3例如,转动测量头上的手轮,把分划板上的刻线对准视场左边的某一亮条纹(记下读数1x ),把分划板向右移动,使之对齐第7条亮条纹(记下读数2x ),则216x x x -∆= .7.换用不同颜色的滤光片,观察干涉条纹间距的变化,并求出相应色光的波长.(二)、注意事项:1.单缝双缝应相互平行,其中心位于遮光筒的轴线上,双缝到单缝的距离应相等.2.测双缝到屏的距离,可用米尺测多次取平均值.3.测条纹间距x ∆时,用测量头测出n 条亮(暗)纹间的距离a ,求出相邻的两条明(暗)纹间的距离()1x a n ∆=- .4.双缝干涉仪是比较精密的仪器,应轻拿轻放,不要随便拆解遮光筒,测量头等元件。
实验十五 用双缝干涉测量光的波长
1.用图2-4-6所示的装置来观察光的双缝干涉现象时,以下推断正确的是 ( )
图2-4-6
A .狭缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时,双缝就成了两个振动情况总是相同的光源
B .若入射光是白光,则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹
C .像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时,该点处一定是亮条纹
D .双缝干涉中亮条纹之间的距离相等,暗条纹之间的距离不相等
2.在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏幕上观察到了彩色干涉条纹,若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光),另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光),这时( )
A .只有红色和绿色的双缝干涉条纹,其他颜色的双缝干涉条纹消失
B .红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其他颜色的双缝干涉条纹依然存在
C .任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍有光亮
D .屏上无任何光亮
解析:C.两缝透过的红光和绿光不是相干光源,不能发生干涉现象,没有干涉条纹,由于有光到光屏,所以仍有光亮.
3.分别以红光和紫光先后用同一装置进行双缝干涉实验,在屏上得到相邻的明条纹间的距离分别为Δx 1和Δx 2,则( )
A .Δx 1<Δx 2
B .Δx 1>Δx 2
C .若双缝间距离d 减小,而其他条件保持不变,则Δx 1增大
D .若双缝间距离d 减小,而其他条件保持不变,则Δx 1不变
解析:选BC.由Δx =l
d λ可知l d
相同,λ越大Δx 越大;l 、λ不变,d 减小,Δx 增大.
4. 如图2-4-7所示,在用单色光做双缝干涉实验时,若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动则( )
图2-4-7
A.不再产生干涉条纹
B.仍可产生干涉条纹,且中央亮纹P的位置不变
C.仍可产生干涉条纹,中央亮纹P的位置略向上移
D.仍可产生干涉条纹,中央亮纹P的位置略向下移
5.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,实验装置如图2-4-8所示.
图2-4-8
(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宽度有关
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条刻度线时,手轮上的示数如图2-4-9所示,该读数为________mm.
图2-4-9 图2-4-10
(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2-4-10所示.则
在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx 时,测量值________(填“大于”、“小于”或“等于”)实际值.
解析:(1)为使屏上的干涉条纹清晰,灯丝与单缝和双缝必须平行放置,所得到的干涉条纹与双缝平行;由Δx =l
d
λ可知,条纹的疏密程度与双缝间距离、光的波长有关,所以A 、C 、D 选项正确.
(2)固定刻度读数为0.5 mm ,可动刻度读数为20.2,所以测量结果为0.5 mm +20.2×0.01 mm =0.702 mm.
(3)测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,由几何知识可知测量头的读数大于条纹间的实际距离.
答案:(1)ACD (2)0.702 (3)大于 6.(1)备有下列仪器:
A .白炽灯
B .双缝
C .单缝
D .滤光片
E .白色光屏
把以上仪器装在光具座上时,正确的排列顺序应该是:______(填写字母代号). (2)已知双缝到光屏之间的距离L =500 mm ,双缝之间的距离d =0.50 mm ,单缝到双缝之间的距离s =100 mm ,某同学在用测量头测量时,调整手轮,在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A 条亮纹的中心,然后他继续转动,使分划板中心刻线对准B 条亮纹的中心,前后两次游标卡尺的读数如图2-4-11所示.则入射光的波长λ=________m(结果保留两位有效数字).
图2-4-11
(3)实验中发现条纹太密,难以测量,可以采用的改善办法有________. A .改用波长较长的光(如红光)作为入射光 B .增大双缝到屏的距离 C .增大双缝到单缝的距离 D .增大双缝间距
答案:(1)ADCBE (2)6.4×10-7
(3)AB
7.如图为双缝干涉的实验示意图,若要使干涉条纹的间距变大可改用波长更____________(填长、短)的单色光,或是使双缝与光屏间的距离____________(填增大、减小).
解析:依据双缝干涉条纹间距规律Δx =l
d
λ,可知要使干涉条纹的间距变大,需要改用波长更长的单色光,增大双缝与屏之间的距离L .
答案:长 增大
8.在《用双缝干涉测光的波长》实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图1),并选用缝间距d =0.2 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
L =700 mm.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2(a)所示,图2(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号,此时图2(b)中游标尺上的读数x 1=1.16 mm ;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图3(a)所示,此时图3(b)中游标尺上的读数x 2=________.
②利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx=______mm;这种色光的波长λ=________nm.
答案:①15.02②2.31 6.6×102
9.在利用双缝干涉测光波波长时,首先调节光源、滤光片、单缝和双缝的中心均位于遮光筒的中心轴线上,并使单缝和双缝竖直并且互相平行,当屏上出现了干涉图样后,用测量头上的游标卡尺去测量,转动手轮,移动分划板使分划中心刻线与某条明纹中心对齐时(如图A所示)将此明纹记为1,然后再转动手轮,分划板中心刻线向右移动,依次经过2,3……等明纹,最终与明纹6中心对齐,分划板中心刻线与明纹1和明纹6对齐时游标卡尺示数分别如图中B、C所示(游标卡尺为10分度),则图B对应的读数为________m,图C对应的读数为________ m.用刻度尺量得双缝到屏的距离为60.00 cm,由双缝上标示获知双缝间距为0.2 mm,则发生干涉的光波波长为________m.
在实验中,若经粗调后透过测量头上的目镜观察,看不到清晰的明暗相间的条纹,看到的是模糊不清的条纹,造成这种情况的最可能的原因是_______________________________.
答案:1.94×10-2 2.84×10-2 6.00×10-7单缝与双缝不平行
10.利用双缝干涉测定光的波长实验中,双缝间距d=0.4 mm,双缝到光屏间的距离l=0.5 m,用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺
读数也如图中所给出,则:
(1)分划板在图中A 、B 位置时游标卡尺读数分别为x A =__________ mm ,x B =________ mm ,相邻两条纹间距Δx =________ mm ;
(2)波长的表达式λ=________(用Δx 、l 、d 表示),该单色光的波长λ=________ m ; (3)若改用频率较高的单色光照射,得到的干涉条纹间距将________(填“变大”、“不变”或“变小”).
解析:(1)游标卡尺读数时:一要注意精确度,二要注意读数时主尺读数应为游标尺零刻度线所对主尺位置的读数;三要注意单位,无论是主尺读数还是游标尺读数都要以mm 为单位读取.本题中还要注意主尺上的数字的单位是cm ,不是mm.由图可知x A =11.1 mm ,x B =15.6 mm ,
Δx =1
6
×(15.6-11.1) mm =0.75 mm.
答案:(1)11.1 15.6 0.75 (2)d l
Δx 6.0×10-7
(3)变小
11.如图所示,在双缝干涉实验中,已知SS 1=SS 2,且S 1、S 2到光屏上P 点的路程差Δs =1.5×10-6
m.
(1)当S为λ=0.6 μm的单色光源时,在P点处将形成________条纹.
(2)当S为λ=0.5 μm的单色光源时,在P点处将形成________条纹.(均选填“明”或“暗”)
解析:(1)由题意,当λ=0.6 μm时,Δs=2λ+1
2
λ,为半波长的奇数倍,故P点为
暗条纹.
(2)当λ=0.5 μm时,Δs=3λ,为半波长的偶数倍,故这时P点将形成明条纹.
答案:(1)暗(2)明
12.用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间距离d=0.25 mm,双缝到毛玻璃屏间距离l的大小也由图中毫米刻度尺读出(如戊图所示),实验时先移动测量头(如图甲所示)上的手轮,把分划线对准靠近最左边的一条明条纹(如图乙所示),并记下螺旋测微器的读数x1(如图丙所示),然后转动手轮,把分划线向右边移动,直到对准第7条明条纹并记下螺旋测微器读数x7(如图丁所示),由以上测量数据可求得该单色光的波长.
图中双缝的位置l1=________mm,毛玻璃屏的位置l2=________ mm,螺旋测微器的读数x1=________ mm,螺旋测微器的读数x7=________ mm.请用以上测量量的符号表示出该单色光波长的表达式________.
答案:100.0 938.0 0.300 14.700 λ=
d x 7-x 1
l
2-l 1。