第13章 实验18 用双缝干涉实验测量光的波长(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)广东专版

　用双缝干涉实验测量光的波长 教材原型实验　 　实验原理与操作 [典例1]　在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。 (1)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，正确的是________(多选)。 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 (2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图甲所示，该读数为__________ mm。 甲　　　　　　　　　乙 (3)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，则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。 [解析]　(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；干涉条纹与双缝平行，B错误；由干涉条纹的间距Δx＝λ可知，干涉条纹的间距与单缝宽度无关，与光的波长有关，C错误，D正确。 (2)手轮的读数为0.5 mm＋20.0×0.01 mm＝0.700 mm。 (3)条纹与分划板中心刻线不平行时，有Δx实＝Δx测cos θ，θ为条纹与分划板中心刻线间的夹角，故Δx实<Δx测。 [答案]　(1)AD　(2)0.700　(3)大于 　数据处理与误差分析 [典例2]　(2023·广东阳江质检)某同学用如图甲所示的实验装置做“用双缝干涉测光的波长”的实验，他用带有游标尺的测量头(如图乙所示)测量相邻两条亮条纹间的距离，转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹(将这一条纹确定为第一亮条纹)的中心，此时游标尺上的示数情况如图丙所示；转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐第六亮条纹的中心，此时游标尺上的示数情况如图丁所示。则： (1)图丙的读数x1＝________ mm； 甲　　　　　　　　　　　乙 丙　　　　　　　　　　　丁 (2)图丁的读数x2＝________ mm。 (3)实验中所用的双缝间的距离d＝0.20 mm，双缝到屏的距离L＝60 cm，则实验中计算波长的表达式λ＝________(用题目中给出的已知量和直接测量量的符号表示)。 (4)根据以上数据，可得实验中测出的光的波长λ＝________ nm。 [解析]　(1)题图丙中的主尺读数为1 mm，游标尺读数为0.05×3 mm＝0.15 mm，所以图丙的读数x1＝1 mm＋0.05×3 mm＝1.15 mm。 (2)题图丁中的主尺读数为8 mm，游标尺读数为0.05×19 mm＝0.95 mm，所以图丁的读数x2＝8 mm＋0.05×19 mm＝8.95 mm。 (3)相邻两个亮条纹的距离Δx＝ 实验中计算波长的表达式：λ＝Δx＝。 (4)把数据代入公式，得λ＝＝5.20×10－7 m＝520 nm。 [答案]　(1)1.15　(2)8.95　(3)　(4)520 [跟进训练] 1．(2022·广东江门模拟)如图，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥毛玻璃。 (1)②、③、④三个光学元件依次为________(填正确答案的标号)。 A．滤光片、单缝、双缝 B．单缝、滤光片、双缝 C．单缝、双缝、滤光片 D．滤光片、双缝、单缝 (2)如果实验时将红色滤光片换为绿色滤光片，则相邻亮条纹(暗条纹)间的距离________(选填“变大”或“变小”)。 [解析]　(1)为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝，故A正确。 (2)当将红色滤光片换为绿色滤光片，即波长减小，根据Δx＝λ可知，相邻亮条纹(暗条纹)间的距离变小。 [答案]　(1)A　(2)变小 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)。 [解析]　(1)相邻明(暗)干涉条纹的宽度Δx＝λ，要增加观察到的条纹个数，即减小Δx，需增大d或减小l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动或使用间距更大的双缝，选项B正确。 (2)第1条暗条纹到第