第14章 实验18 用双缝干涉实验测量光的波长（word教参）-【金版新学案】2024高考物理大一轮复习讲义·高三总复习（新教材新高考版）

实验十八　用双缝干涉实验测量光的波长 一、实验目的 1．观察白光和单色光的双缝干涉图样。 2．测定单色光的波长。 二、实验原理与器材 1．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λ＝。 2．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。 三、实验步骤与操作 1．观察干涉条纹 (1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示。 (2)接好电源，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遮光筒的轴线到达光屏。 (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条亮条纹；转动手轮，使分划板中心线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，将该条亮条纹记为第n条亮条纹，则相邻两亮条纹间距Δx＝。 (3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的)。 (4)重复测量、计算，求出波长的平均值。 四、实验数据处理 1．条纹间距Δx＝。 2．波长λ＝Δx。 3．计算多组数据，求λ的平均值。 五、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，故应正确调节。 教材原型实验 (2022·北京市十一学校三模)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。物理小组用如图甲所示的实验装置测光的波长。 (1)实验仪器。如图乙所示，将测量头的分划板中心刻线与A亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮的示数x1＝2.331 mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与B亮纹中心对齐，记下此时图丙中手轮上的示数x6＝________mm； (2)实验原理。已知双缝间距d＝0.3 mm，双缝到屏的距离l＝1.2 m，由计算式λ＝________，可得所测光的波长为________m；(计算式用题中出现的字母表示，波长保留两位有效数字) (3)误差分析。在其他操作都正确的前提下，下列操作中一定会使测量结果偏小的是________。 A．数到第7条明条纹时误记为第6条 B．测量相邻两条亮条纹的间距作为Δx C．测量单缝到屏的距离作为l D．测间距时使分划板中心刻线与暗条纹中心对齐 解析：　(1)由题图丙可知x6＝15 mm＋37.5×0.01 mm＝15.375 mm。 (2)相邻亮条纹间距离为Δx＝ 相邻亮条纹间距公式为Δx＝λ 联立以上两式可得λ＝ 代入数据解得λ≈6.5×10－7 m。 (3)数到第7条明条纹时误记为第6条，由λ表达式可知测量值偏大，故A不符合题意；测量相邻两条亮条纹的间距作为Δx，虽然没有通过累积法而减小误差，但测量结果不一定偏小，也可能偏大，故B不符合题意；测量单缝到屏的距离作为l，即l比真实值偏大，根据λ表达式可知测量值偏小，故C符合题意；测间距时使分划板中心刻线与暗条纹中心对齐，由于明暗条纹宽度相同，所以该操作对实验结果无影响，故D不符合题意。故选C。 答案：　(1)15.375(15.373～15.376均可) (2)　6.5×10－7　(3)C 1．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图所示)，单缝保持竖直方向，并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为l。接通电源使光源正常工作。 (1)(多选)组装仪器时，单缝和双缝的空间关系应该为________。 A．a代表单缝，b代表双缝 B．a代表双缝，b代表单缝 C．二者相互垂直放置 D．二者相互平行放置 (2)(多选) 将红色滤光片改为绿色滤光片，其他实验条件不变，在目镜中仍可看见清晰的条纹，则________。 A．条纹为竖条纹 B．条纹为横条纹 C．与红光相比条纹间距变窄 D．与红光相比条纹间距变宽 (3)经计算可得两个相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离为Δx，则这种色光的波长表达式为λ＝________(用题中所给字母表示)。 解析：　(1)双缝的光