内容正文:
第八章 光
实验11 用双缝干涉实验测量光的波长
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谢谢观看!
一、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、测量头)、学生电源、导线、刻度尺。
二、实验操作
1.安装器材
(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上;
(2)接好电源,打开开关,使灯丝正常发光,调节各部件的高度,使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏;
(3)安装单缝和双缝,中心位于遮光筒的轴线上,使双缝和单缝的缝平行。
2.观察双缝干涉图样
(1)将单缝与双缝的间距调节为几厘米,观察白光的干涉条纹;
(2)在单缝和光源之间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹。
3.测定单色光的波长
(1)测l:由光具座上的刻度尺读出双缝到光屏间的距离l。
(2)测Δx:调节测量头,使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心,记下手轮上的读数x1,转动手轮,使分划板向一侧移动,当分划板中心刻度线与第n条相邻的亮条纹中心对齐时,记下手轮上的刻度数x2。
不是直接测Δx,而是测多条亮条纹的间距再计算得到Δx,这样可以减小误差。
三、数据处理
1.条纹间距Δx= eq \f(|x2-x1|,n-1) 。
2.波长λ= eq \f(d,l) Δx。
3.计算多组数据,求λ的平均值。
考点一 教材原型实验(物理观念、科学探究)
1.保证灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒共轴。
2.保持单缝和双缝平行,中心大致位于遮光筒的轴线上。
3.测量双缝至屏的距离l,要多次测量取平均值,同时要固定好双缝及屏,切勿松动。
【典例1】(2021·浙江6月选考)如图所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中:
(1)观察到较模糊的干涉条纹,要使条纹变得清晰,值得尝试的是 (单选)。
A.旋转测量头
B.增大单缝与双缝间的距离
C.调节拨杆使单缝与双缝平行
(2)要增大观察到的条纹间距,正确的做法是 (单选)。
A.减小单缝与光源间的距离
B.减小单缝与双缝间的距离
C.增大透镜与单缝间的距离
D.增大双缝与测量头间的距离
答案:(1)C (2)D
解析:(1)若粗调后看不到清晰的干涉条纹,看到的是模糊不清的条纹,则最可能的原因是单缝与双缝不平行,要使条纹变得清晰,值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行,故选C。
(2)由Δx= eq \f(l,d) λ可知,要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离l,减小双缝的间距d,D正确。
考点二 实验现象的分析与数据处理(科学探究、科学思维)
【典例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) eq \f(Δxd,(n-1)l) (3)630
解析:(1)相邻明(暗)干涉条纹的宽度Δx= eq \f(l,d) λ,要增加观察到的条纹个