第十四章 实验14 用双缝干涉测量光的波长-【直击双1流】2024高考物理一轮复习讲义

实验 14 用双缝干涉测量光的波长 　 　 一、实验目的 用双缝干涉测量光的波长。 二、实验原理 相邻两条亮(暗) 条纹中心间的距离 Δx 与 入射光波长λ,双缝 S1、S2 间的距离 d及双缝与屏 的距离 l 之间满足的关系式为 Δx = l d λ,因此,只 要测出 Δx、d、l,即可测出波长 λ。 三、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、放大镜、测量头。 另 外还有学生电源、导线、刻度尺。 四、实验步骤 (1) 观察双缝干涉图样。 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,使光源灯丝发出的光 能沿遮光筒轴线到达毛玻璃屏。 ④ 安装单缝和双缝,尽量使缝的中点位于遮 光筒的轴线上, 使单缝与双缝平行, 二者间距 5 ~ 10 cm。 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,如图所示,记下此时手轮上的读数 a1,将该条 亮条纹记为第1条亮条纹;转动手轮,使分划板中心 刻线移动至另一条亮条纹的中央,记下此时手轮上 的读数 an,将该条亮条纹记为第 n 条亮条纹。 ③ 用刻度尺测量双缝到毛玻璃屏间的距离 l(d 是已知的)。 ④ 重复测量、计算,求出波长的平均值。 五、数据处理 (1) 条纹间距的计算:Δx = an - a1 n - 1 。 (2) 根据条纹间距与波长的关系Δx = l d λ得 λ = d l Δx。 (3) 测量多组数据,求 λ 的平均值。 六、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,应使分划板中心刻线和 亮条纹的中心对齐。 (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。 七、误差和错误分析 (1) 双缝到毛玻璃屏的距离 l 的测量存 在误差。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 081　　　直击双 1流　高考物理 (2) 测条纹间距 Δx 出现的误差和错误: 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 分划板中心刻线与干涉条纹不平行,中心 刻线没有恰好位于亮条纹中心; 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。 例 (2023 改编) 在“用双缝干涉测量光的波 长” 的实验中,实验装置如图甲所示。 (1)(多选) 某同学以线状白炽灯为光源,对 实验装置进行调节并观察了实验现象后,总结出 以下几点: A. 灯丝与单缝和双缝必须平行放置 B. 干涉条纹与双缝垂直 C. 干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关 D. 干涉条纹的间距与光的波长有关 以上几点中,你认为正确的是 。 (2) 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 (3) 如图乙所示,当测量头中的分划板中心刻 线第一次对齐 A 条纹中心时,游标卡尺的示数如图 丙所示,第二次分划板中心刻度线对齐 B 条纹中心 时,游标卡尺的示数如图丁所示,则图丁中游标卡尺 的示数为 mm。 已知双缝间距为 0. 5 mm, 双缝到屏的距离为 1 m, 则所测光波的波长为 m(结果保留 2 位有效数字)。 (4) 如果测量头的分划板中心刻线与干涉条纹 不在同一方向上,如图戊所示。 则在这种情况下来 测量干涉条纹的间距 Δx 时,测量值 实际 值。 (选填“大于”“小于” 或“等于”) (1) 为了获得清晰的干涉条纹,灯丝 与单缝和双缝必须平行放置,A 正确。 由干涉现 象可知干涉条纹与双缝平行,B 错误。 由 Δx = l d λ 可知,干涉条纹的疏密程度与单缝宽度无关, 与光的波长有关,C 错误,D 正确。 (2)Δ