4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长-【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第一册）

4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 课程标准 课标解读 1.了解光波产生稳定的干涉现象的条件； 2.观察双缝干涉图样； 3.测定单色光的波长。 1.了解“用双缝干涉测量光的波长”的实验原理,知道影响干涉条纹宽度的因素。 2.经历用双缝干涉测量光的波长的实验过程,加深对双缝干涉图样的认识和理解,养成合作意识。 SHAPE \* MERGEFORMAT 知识点01 实验目的与原理 1.实验目的 了解光波产生稳定的干涉现象的条件；观察双缝干涉图样；测定单色光的波长。 2.实验原理 据双缝干涉条纹间距 得，波长 。已知双缝间距d，再测出双缝到屏的距离L和条纹间距Δx，就可以求得光波的波长。 【即学即练1】在光的双缝干涉实验中，光屏上出现的条纹情况是(　　) A． 中央明条纹最宽 B． 各种不同色光的暗条纹间距一样大 C． 对于同种色光，光屏离双缝距离越远明条纹的间距越小 D． 在相同装置中红光的明条纹间距比紫光的明条纹间距大 【答案】D 【解析】双缝干涉条纹等间距、等宽度、等亮度，故A错误；根据Δx＝λ知，不同色光，波长不同，则条纹的间距不同，故B错误；根据Δx＝λ知，同种色光，光屏离双缝距离越小，则条纹间距越小，故C错误；根据Δx＝λ知，红光的波长长，则红光的条纹间距大，故D正确． 知识点02 物理量的测量 1、l的测量：双缝到屏的距离l可用刻度尺测出。 2、的测量：相邻两条亮（暗）条纹间的距离需要用测量头测出。为了减小测量误差，可测出n条亮（暗）条纹间的距离a，则 实验中用于测量干涉条纹间距的仪器叫测量头,其外形如图所示。 (1)测量头由分划板、目镜和手轮三部分构成。 (2)转动手轮,分划板会左右移动,测量时从手轮上读取测量数据,手轮的使用与螺旋测微器类似。 【即学即练2】在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中， (1)下列操作正确的是________． A．先调节光源高度，观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上测量头 B．接通电源前把输出电压调到小灯泡额定的电压 C．观察到条纹比较模糊，可以调节拨杆进行调整 D．测量某亮条纹位置时，目镜分划板中心刻线与该亮纹边缘重合 (2)下列图中条纹间距表示正确是________． 【答案】(1)AC　(2)C 【解析】双缝干涉实验原理、装置的理解 知识点03 实验步骤 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.调节各元件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。 4.安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距5～10 cm，这时可观察白光的干涉条纹。 5.在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。 6.数据处理：已知双缝间的距离d，根据测得的和，由λ=计算单色光的波长。 【即学即练3】如图所示，某同学在利用双缝干涉测量单色光波长时，第一次分划板中心刻线对齐A条纹中心时(图a)，游标卡尺的示数如图b所示，第二次分划板中心刻线对齐B条纹中心时(图c)，游标卡尺的示数如图d所示，已知双缝间距为0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图b中游标卡尺的示数为______mm，图d中游标卡尺的示数为______mm，由此可得相邻两亮条纹的间距Δx＝________mm，所测单色光的波长为________m. 【答案】11.5　16.7　1.3　6.5×10－7 【解析】游标卡尺读数等于固定刻度读数加上游标尺读数.10分度游标卡尺精确度为0.1 mm，题图b中游标尺第5刻线与主尺刻线对齐，故读数为11 mm＋0.1 mm×5＝11.5 mm； 图d中游标尺第7刻线与主尺刻线对齐，故读数为16 mm＋0.1 mm×7＝16.7 mm； 故条纹间距为Δx＝ mm＝1.3 mm； 根据双缝干涉的条纹间距公式Δx＝λ，解得λ＝＝ m＝6.5×10－7 m. SHAPE \* MERGEFORMAT 考法01 用双缝干涉测量光的波长的注意事项 1.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。 2.滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去。 3.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中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，间距大约5～10 cm。 4.调节的基本依据：照在像屏上的光很弱。主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致。干涉条纹不清晰的主要原因一般是单缝与双缝不平行。 5.测量头在使用时应使中心刻度线对应着亮(暗)条纹的中心。 6.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近。 【典例1】在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示． (1)以白炽灯为光源，对实验装置进行了调