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用双缝干涉测光的波长知识元用双缝干涉测光的波长知识讲解一、实验目的观察干涉图样，测定光的波长．二、实验原理双缝干涉中相邻两条明（暗）条纹间的距离△x与波长λ、双缝间距离d及双缝到屏的距离L 满足△x=λ．因此，只要测出△x、d和L，即可求出波长λ．三、实验器材双缝干涉仪（包括光具座、光源、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．观察双缝干涉图样①将光源、滤光片、单缝、双缝、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轴线到达光屏．④安装双缝，使双缝与单缝的缝平行，二者间距5～10cm．⑤观察白光的干涉条纹．⑥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a1，转动手轮，使分划板中心刻线移动，记下移动的条纹数n和移动后手轮的读数a2，a1与a2之差即n条亮纹的间距．（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．（5）换用不同滤光片，重复实验测量其他单色光的波长．五、注意事项1．安装器材时，注意调节光源、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、双缝平行且竖直．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：照在屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头、遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰的主要原因是单缝与双缝不平行．4．光波波长很短，△x、l的测量对波长λ的影响很大，l用毫米刻度尺测量，△x利用测量头测量．可测多条亮纹间距再求△x，采用多次测量求λ的平均值法，可减小误差．例题精讲用双缝干涉测光的波长例1.在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将所用器材按要求安装在如图甲所示的光具座上，然后接通电源使光源正常工作。
高效提能1．用如图实ⅩⅣ－8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实ⅩⅣ－8A．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解析分光法获得干涉光源，所以A正确，白光的干涉条纹是彩色的不是黑白相间的，B错，屏上某点到双缝的距离差为波长的1.5倍时，该处应是暗纹．C错．相邻亮纹间距等于相邻暗纹间距，D错．答案 A2．(2014·泰安模拟)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．答案 C3．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，下列说法正确的是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解析(1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确顺序为：光源、滤光片、单缝、双缝、光屏，或把它们全部倒过来，因此，答案为ADCBE或EBCDA.(2)实验时应使光源、单缝、双缝的中心位于遮光筒的轴线上，且使单缝与双缝平行，A 正确．白光的干涉图样是彩色条纹，中央为白色亮纹，在第一级亮条纹中红色在最外侧，B错．由Δx＝ldλ得红条纹的间距大于绿条纹间距，C正确．为了减少误差，应使分划板的中心刻线对齐条纹中心再读数，D正确．答案(1)ADCBE或EBCDA(2)ACD4．(2014·湖南八校联考)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图实ⅩⅣ－9所示．图实ⅩⅣ－9(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，手轮上的示数如图实ⅩⅣ－10所示，该读数为________mm.图实ⅩⅣ－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，如图实ⅩⅣ－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＝ldλ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5．(10分)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实ⅩⅣ－11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：图实ⅩⅣ－11(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)x A ＝11 mm ＋1×0.1 mm ＝11.1 mmx B ＝15 mm ＋6×0.1 mm ＝15.6 mmΔx ＝x B －x A 6＝15.6－11.16mm ＝0.75 mm (2)由Δx ＝l d λ得λ＝d lΔx 代入数据，得λ＝0.4×10－30.5×0.75×10－3 m ＝6.0×10－7 m (3)由v ＝λf 知频率高的单色光波长小，所以根据Δx ＝l dλ判断出干涉条纹间距将变小． 答案 (1)11.1 15.6 0.75 (2)d lΔx 6.0×10－7 (3)变小 6．(16分)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(如图实ⅩⅣ－12)，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．图实ⅩⅣ－12(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，第一次映入眼帘的干涉条纹如图实ⅩⅣ－13(a)所示，图实ⅩⅣ－13(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图实ⅩⅣ－13(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实ⅩⅣ－13(a)所示，此时图实ⅩⅣ－13(b)中游标尺上的读数x 2＝________ mm ；图实ⅩⅣ－13(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.解析 由题图知，4号条纹移动了6个条纹间距的宽度，则有Δx ＝15.02－1.166mm ＝2.31 mm ；再由Δx ＝L d λ，可求出λ＝0.2×2.31700nm ＝6.6×102 nm. 答案 (1)15.02 (2)2.31 6.6×102。
知识巩固练1.(多选)利用如图所示装置研究双缝干涉现象时，下列说法正确的是 ( )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【答案】ABD2.在“用双缝干涉测量光波长”的实验中，用图甲装置测量红光的波长.(1)图甲中标示器材P 应为________.A.凸透镜B.凹透镜C.红色滤光片D.红色毛玻璃片(2)图乙为干涉图样，转动测量头上的手轮，使分划板中心刻线对准图乙所示的明条纹A 的中心，此时游标卡尺的示数如图丙所示，则游标卡尺的读数x 1=________mm.(3)再转动手轮，使分划板中心刻线向右边移动，直到对准明条纹B 的中心，此时游标卡尺的示数如图丁所示，已知双缝间距离d =0.20 mm ，双缝到毛玻璃屏间的距离为l =75.0 cm ，则该单色光的波长是________nm.【答案】(1)C (2)0.4 (3)720【解析】(1)图甲中标示的器材P 应为红色滤光片，C 正确，A 、B 、D 错误.(2)游标卡尺为10分度游标卡尺，精确值为0.1 mm ，图丙游标卡尺的读数为0 mm +4×0.1 mm =0.4 mm.(3)图丁游标卡尺的读数为16 mm +6×0.1 mm =16.6 mm ，由图乙可知6Δx =16.6 mm -0.4 mm =16.2 mm ，解得Δx =2.7 mm ，根据公式Δx =l d λ，解得λ=d Δx l =0.2×10-3×2.7×10-30.75 m =720 nm.综合提升练3.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甲所示，分划板在图中A 、B 位置时，游标卡尺示数也如图中所给出，则：(1)分划板在图甲中A 、B 位置时游标卡尺示数如图乙所示，分别为x A =______mm ，x B =______mm ，相邻两条暗纹间距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”).【答案】(1)11.1 15.6 0.75 (2)d l Δx 6.0×10-7 (3)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 =16×(15.6-11.1) mm =0.75 mm. (2)由Δx =l d λ得λ=d l Δx =0.4×10-30.5×0.75×10-3 m =6.0×10-7 m. (3)从λ=d l Δx 可知，波长越长的光，干涉条纹间距越大.根据频率、光速与波长的关系，可知频率越高的光，波长越短，所以干涉条纹间距越小.。
实验用双缝干涉测量光的波长(解析版)实验用双缝干涉测量光的波长(解析版)实验背景与目的光是一种电磁波，具有波特性，它的波长是光学特性中的重要参数。
在实验室中，我们可以通过双缝干涉实验来测量光的波长。
本实验的目的是通过实验测量，获得准确的光的波长数值。
实验原理双缝干涉实验基于波的干涉现象。
当光通过具有一定间距的两个细缝时，光波会以相互干涉的方式形成明暗相间的干涉条纹。
其中，两条连续的暗纹之间的距离为等级，可用于计算光的波长。
实验材料与仪器1. 光源：使用单色光源，如利用钠黄光来保证实验的准确性。
2. 双缝装置：包括细缝和支架，确保细缝间距及安装稳定性。
3. 光屏：用于接收干涉条纹的光，并进行观察和测量。
4. 间接测量器具：如毫米尺、卡尺等，用于测量干涉条纹的间距。
实验步骤1. 准备实验装置：将双缝装置放置在光源前方，与光源保持适当距离。
调整双缝装置，使其垂直于光线传播方向。
2. 调整装置：调整双缝之间的间距，以及光源和屏幕的位置，使得在光屏上能够观察到清晰的干涉条纹。
3. 观察干涉条纹：用肉眼观察在光屏上出现的干涉条纹，并调整观察位置，以获得最清晰的条纹图案。
4. 测量干涉条纹间距：使用间接测量工具，如毫米尺或卡尺，测量连续暗纹之间的距离，称为等级。
5. 计算光的波长：根据干涉条纹的等级和双缝之间的间距，使用以下公式计算光的波长：波长 = 等级 ×双缝间距 / 总暗纹数注意事项1. 实验环境应保持较暗，以减少外界光线的干扰。
2. 测量时应尽量减少误差，尽可能精确测量干涉条纹间距。
3. 为了获得更准确的实验结果，建议重复实验多次，取平均值作为最终测量结果。
实验结果与讨论根据实验测量得到的干涉条纹间距和已知的双缝间距，我们可以使用上述公式计算出光的波长。
在本实验中，我们使用钠黄光源进行测量，钠黄光波长已经得到准确的数值，所以可以将实验得到的结果与已知值进行比较，验证实验的准确性。
在实际操作中，我们进行了多组实验，每一组实验都测量了多个干涉条纹间距，以减小测量误差。
