第15章 实验17 用双缝干涉实验测量光的波长（word教参）-【正禾一本通】2024高考物理高三一轮总复习高效讲义（老教材老高考）

实验十七　用双缝干涉实验测量光的波长　对应学生用书P367 【实验目的】 　1.理解双缝干涉实验原理。2.观察双缝干涉图样，掌握实验方法。3.测定单色光的波长。 　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an，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】(2023·北京模拟)某同学用双缝干涉实验仪测量光的波长。 (1)实验中选用的双缝间距为d，双缝到像屏的距离为L，在像屏上得到的干涉图样如图甲所示，分划板刻线在图中A、B位置时，游标卡尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为____________。 (2)分划板刻线在明条纹B处时，游标卡尺的读数为31.15 mm，由此可知该游标卡尺的分度是________(选填“10分度”“20分度”或“50分度”)。 (3)关于该实验，下列说法正确的是________。 A．如果去掉滤光片，在像屏上得到的是明暗相间的白色干涉条纹 B．如果用激光作为光源，则无需凸透镜和滤光片，也能在像屏上得到干涉条纹 C．单缝和双缝必须相互平行，且处于竖直方向的位置，否则无法用测量头读数 D．若双缝中某一条被遮住，则像屏上不再有条纹 (4)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示，条纹间距Δx的测量值________实际值(选填“大于”“小于”或“等于”) 答案：(1)　(2)20分度　(3)B　(4)大于 【跟踪训练】 1．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＝________________