第14章 实验18 用双缝干涉测量光的波长（word教参）-【正禾一本通】2024高考物理高三一轮总复习高效讲义（新教材新高考）

实验十八　用双缝干涉测量光的波长 【实验目的】 　1．掌握由Δx＝λ测光的波长的原理，并能测单色光波长。2．观察单色光的双缝干涉图样，掌握测量头测量条纹间距的方法。 备考第1步——理清实验过程，注意实验事项 一、实验原理 如图所示，光源发出的光，经过滤光片后变成单色光，再经过单缝S时发生衍射，这时单缝S相当于一个单色光源，衍射光波同时到达双缝S1和S2之后，S1、S2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源，相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2间距离d及双缝与屏的距离l有关，其关系式为：Δx＝λ，因此，只要测出Δx、d、l即可测出波长λ。 两条相邻亮(暗)条纹间的距离Δx用测量头测出。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图所示。 二、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。 [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。 三、实验步骤 1．安装仪器 (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，调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏。 (3)安装单缝和双缝，注意使双缝和单缝的缝平行，并尽量使它们的中心位于遮光筒的轴线上。 2．观察与记录 (1)调整单缝与双缝间距为几厘米时，观察白光的干涉条纹。 (2)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。 (3)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a1，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a2，则相邻两条纹间的距离Δx＝。 (4)换用不同的滤光片，测量其他色光的波长。 [注意事项] ①光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。 ②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。 四、数据处理 1．条纹间距的计算：转动测量头的手轮，分划板中心刻线在第1条亮条纹中央时读数为a1，在第n条亮条纹中央时读数为a2，则Δx＝。 2．根据条纹间距与波长的关系Δx＝λ，得λ＝Δx，其中d为双缝间距，l为双缝到光屏的距离。 3．测量时需测量多组数据，求λ的平均值。 五、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。 [注意事项] ①条纹间距计算一定要分析准多少个条纹。 ②利用公式计算时，一定要注意各物理量的单位要统一标准。 备考第2步——研典题破重难，透析高考考法 层级1 基础实验过关 【典例引领】 【例1】 某同学利用图示装置测量某种单色光的波长，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，该同学可以______； A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向远离双缝的方向移动 C．使用间距更大的单缝 D．使用间距更大的双缝 (2)在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1__________(填“>”“＝”或“<”)Δx2； (3)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个刻度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图乙所示，图中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时游标卡尺如图丙所示，读数为x1＝1．16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丁所示，此时游标卡尺如图戊所示，读数为x2＝_________ mm。 (4)利用第(3)问测量结果，已知双缝与屏的距离为l，双缝间距为d，计算波长的公式λ＝__________(用题目中给出的字母x1，x2，l，d表示)。 (5)另一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图所示。若要使两者对齐，该同学应________。 A．仅转动透镜 B．仅旋转滤光片 C．仅拨动拨杆 D．仅旋转测量头 解析：(1)Δx越小，目镜中观察得条纹数越多，由Δx＝λ可知应将屏向靠近双缝的方向移动或使用间距更大的双缝，故选D。 (2)红光的波长大于绿光的波长，由Δx＝λ可知红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距