实验16　用双缝干涉测光的波长-备战2022年高考物理实验复习全能突破

实验16　用双缝干涉测光的波长 知识体系·思维导图 考点整合·素养提升 主题1 误差分析 1.双缝到光屏的距离l的测量存在误差。 2.测条纹间距Δx带来的误差: (1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度。 (2)误认为Δx为亮条纹的宽度。 (3)分划板中心刻度线与干涉条纹不平行,中心刻度线没有恰好位于亮条纹的中心。 (4)测量多条亮条纹间的距离时读数不准确,此间距中的条纹数未数清。 主题2 注意事项 1.调节双缝干涉仪时,要注意调整光源的高度,使它发出的光束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,应使分划板中心刻度线和亮条纹的中心对齐,记下此时手轮上的读数,转动手轮,使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐,记下此时手轮上的读数,两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离。 4.不要直接测Δx,要测多条亮条纹的间距再计算得到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。 知识训练·能力提升 【典例1】[2019年全国卷Ⅱ,T34(2)]某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光:调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题: (1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可　　　　。  A.将单缝向双缝靠近 B.将屏向靠近双缝的方向移动 C.将屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝 (2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx,则单色光的波长λ=　　　　。  (3)某次测量时,选用的双缝的间距为0.300 mm,测得屏与双缝间的距离为1.20 m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为　　　　nm(结果保留3位有效数字)。  【答案】(1)B　(2)　(3)630 【解析】(1)若想增加目镜中观察到的条纹个数,则应使条纹间距减小,由公式Δx=λ可知,要减小Δx,应减小l或增大d,B项正确。 (2)相邻两暗条纹之间的距离Δx1=,代入公式可得λ=。 (3)代入数据解得λ=630 nm。 【变式1】(2020年合肥月考)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成双缝干涉装置,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。  (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用刻度尺测量双缝到屏的距离; ④用测量头测量数条亮条纹间的距离。 在操作步骤②时还应注意单缝、双缝应　　　　　　　　且　　　　　　　　　。   【答案】(1)E、D、B　(2)相互平行　与遮光筒轴线垂直 【解析】(1)由左至右依次放置白色光源C、滤光片E、单缝D、双缝B、毛玻璃屏A。 (2)单缝、双缝应相互平行并与遮光筒轴线垂直。 能力点二 数据处理与误差分析 【典例2】(2021届苏州模拟)用双缝干涉测光的波长。实验装置如图1所示,已知单缝与双缝间的距离L1=100 mm,双缝与屏的距离L2=700 mm,双缝间距d=0.25 mm。用测量头来测量亮条纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻度线对准亮条纹的中心(如图2所示),记下此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻度线对准另一条亮条纹的中心,记下此时手轮上的读数。 (1)分划板的中心刻度线分别对准第1条和第4条亮条纹的中心时,手轮上的读数如图3所示,则对准第1条时读数x1=2.190 mm、对准第4条时读数x2=　　　　mm。  (2)根据以上条件,可算出这种光的波长λ=　　　　nm(结果保留3位有效数字)。   (3)在双缝干涉实验中发现条纹太密,难以测量,下列操作中可以使条纹变稀疏的是　　　　。  A.改用波长较短的光(如紫光)做入射光 B.增大双缝到屏的距离 C.减小双缝间距 D.增大双缝间距 【答案】(1)7.868　(2)675　(3)BC 【解析】(1)螺旋测微器的固定刻度为7.5 mm,可动刻度为36.8×0.01 mm=0.368 mm,所以最终读数为7.5 mm+0.368 mm=7.868 mm,所以对准第4条时读数为x2=7.868 mm。 (2)相邻条纹的间距Δx==1.89 mm,根据Δx=,代入数据得波长λ=675 nm。 (3)根据Δ x=得,要使条纹变稀疏,Δx要增大,则应减小双缝间距,增大双缝到屏的