选择性必修 实验四 用双缝干涉测量光的波长-2022高考理化生必备实验图表（必修+选择性必修）

高中理化生必备实验图表 GAOZHONG LIHUASHENG BIBEI SHIYAN TUBIAO 实验四 用双缝干涉测量光的波长 实 验 目 的 1. 观察双缝干涉图样 ， 掌握实验方法 。 2． 测定单色光的波长 。 实 验 原 理 双缝干涉中两个相邻明 （ 暗 ） 条纹间的距离 Δx 与波长 姿 、 双缝间距离 d 及双缝到屏的距离 l 满足 Δx= l d 姿 。 因 此只要测出 Δx 、 d 和 l ， 即可求出 姿 。 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 。 实 验 步 骤 数 据 处 理 测量头的构造及使用 （ 测条纹间距 ） 两次读数之差就 表示这两条条纹间的距离 。 实际测量时 ， 要测出 n 个明条 纹 （ 暗纹 ） 的间距 ， 设为 a ， 那么 Δx＝ a n-1 。 1. 如图所示 ， 安装仪器 。 （ 1 ） 将光源 、 遮光筒 、 毛玻璃屏依次安装在光具座上 。 （ 2 ） 接好光源 ， 闭合开关 ， 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 ， 使双缝和单缝的缝平行 。 2． 观察记录与数据处理 。 （ 1 ） 调节单缝与双缝间距为 5～10 cm 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 ， 使分划板中心刻线对齐第 1 条明条纹的中心 ， 记下手轮上的读数 a 1 ； 转动手轮 ， 使分划板向 一侧移动 ， 当分划板中心刻线与第 n 条明条纹中心对齐时 ， 记下手轮上的读数 a 2 。 （ 4 ） 用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离 l 。 （ 5 ） 换用不同颜色的滤光片 ， 观察干涉条纹间距的变化 ， 测量相应色光的波长 。 1. 相邻条纹间距的计算 ： Δx＝ |a 2 -a 1 | n-1 ， 可多测几组不同的 n 对应的 Δx 求平均值 ， 减小误差 。 2． 由 姿＝ d l Δx 计算波长 。 甲 乙 温馨提示 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. 调节的依据是 ： 照在屏上的光很弱 ， 主要是灯丝与单缝 、 双缝 、 测量头与遮光筒不共轴所致 ， 干涉条纹不清晰 一般主要原因是单缝与双缝不平行 。 4. 光波波长很短 ， Δx 、 l 的测量对波长 姿 的影响很大 ， l 用毫米刻度尺测量 ， Δx 利用测量头测量 。 可测量多条亮纹 间距再求 Δx ， 采用多次测量求 l 的平均值法减小误差 。 0 50 40 光源 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 屏 44 物 理 1. （ 2018 · 浙江 ） （ 1 ） 细丝和单缝有相似的衍射图样 。 在相同条件下 ， 小明用激光束分别垂直照射两 种不同直径的细丝 Ⅰ 和细丝 Ⅱ ， 在光屏上形成的衍射图样如图 1 中 a 和 b 所示 。 已知细丝 Ⅰ 的直径为 0.605 mm ， 现用螺旋测微器测量细丝 Ⅱ 的直径 ， 如图 2 所示 ， 细丝 Ⅱ 的直径为 mm 。 图 1 中的 （ 填 “ a ” 或 “ b ”） 是细丝 Ⅱ 的衍射图样 。 （ 2 ） 小明在做 “ 用双缝干涉测量光的波长 ” 实验时 ， 尝试用单缝和平面镜做类似实验 。 单缝和平面镜 的放置如图 3 所示 ， 白炽灯发出的光经过滤光片成为波长为 λ 的单色光照射单缝 ， 能在光屏上观察到明暗 相间的干涉条纹 。 小明测得单缝与镜面延长线的距离为 h ， 与光屏的距离为 D ， 则条纹间距 Δx= 。 随后小明撤去平面镜 ， 在单缝下方 A 处放置同样的另一单缝 ， 形成双缝结构 ， 则在光屏上 （ 填 “ 能 ” 或 “ 不能 ”） 观察到干涉条纹 。 解析： （1） 根据螺旋测微器的读数规则， 可知细丝Ⅱ的直径为： 0.5 mm+49.9×0.01 mm=0.999 mm。 由 a 图和 b 图比较可知衍射 b 明显 。 细丝越细 ， 衍射越明显 ， 故 a 图是细丝 Ⅱ 的衍射图样 。 （ 2 ） 平面镜反射可以等效看成是从单缝及其在平面镜中的虚像发出的两列光干涉 ， 即间距为 2h 的两 条双缝干涉 ， 所以 Δx= D d λ= D 2h λ 。 虽然 ， 在单缝下方 A 处放置同样的另一单缝 ， 形成双缝结构 ， 但白炽灯的光通过滤光片后直接通过 双孔不能形成稳定的相位差 ， 并不成为相干光 。 干涉的条件