第十五章 实验二十 用双缝干涉实验测量光的波长-2023高考物理艺考生文化课百日冲关教师用书word（新教材，人教版）

实验二十　用双缝干涉实验测量光的波长 1．实验目的 (1)了解光波产生稳定的干涉现象的条件． (2)观察白光和单色光的双缝干涉图样． (3)测定单色光的波长． 2．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Δx＝λ. 3．实验器材 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)，另外还有学生电源、导线、刻度尺． 4．实验步骤 (1)安装仪器、观察干涉条纹 ①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安装在光具座上，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，二者间距约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． (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，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a2，将该条纹记为第n条亮纹． ③用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)． ④重复测量． 5．数据处理 (1)条纹间距Δx＝. (2)波长λ＝Δx. (3)计算多组数据，求λ的平均值． 6．误差分析 (1)双缝到屏的距离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(暗)条纹的宽度． ③分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心． 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． 7．注意事项 (1)双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，且注意保养． (2)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、双缝平行且间距适当． (3)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近． (4)照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰的一般原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节． 热点一　实验原理与操作 [典题例析] [典例1]　(1)如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为①光源、②　________　、③　________　、④　________　、⑤遮光筒、⑥光屏．对于某种单色光，为增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离，可采取　________　或　________　的方法． (2)如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是　________　(选填数字代号)． (3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹的中央，手轮的读数如图甲所示．继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹的中央，手轮的读数如图乙所示．则相邻两亮条纹的间距是　________　mm. (4)如果已经量得双缝的间距是0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是900 mm，则待测光的波长是　________　m(取三位有效数字)． [解析]　(1)由实验原理可知②③④分别是滤光片、单缝、双缝．由Δx＝λ可知，要增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离，可采取的办法有： ①增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)； ②减小双缝之间的距离． (2)由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是②、③. (3)甲图读数是0.045 mm，乙图读数是14.535 mm，它们的差值是14.490 mm，中间跨越了10－1＝9个亮条纹间距，所以相邻两亮条纹间距是Δx＝ mm＝1.610 mm. (4)光的波长，λ＝＝5.37×10－7 m. [答案]　(1)滤光片　单缝　双缝　增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)　减小双缝之间的距离 (2)②③　(3)1.610　(4)5.37×10－7 [跟进题组] 1．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；按如图所示的方法，让激光束通过自制的双缝，观察在光屏上出现的现象． (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　________　(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　________　(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　________　(填“大”或“小”)． (4)在该实验中，若所用激