第4章 5. 实验：用双缝干涉测量光的波长-【志鸿优化训练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册笔记(教科版)

☑笔记&必记 (2)增透膜的应用 在光学仪器中，为了减少光在光学元件（透镜、棱镜）表面的反射损失，可用薄膜干涉 相消来减少反射光，如照相机、测距仪、潜望镜上用的光学元件表面为了减少光的反射损 失都镀上了一层介质薄膜（氟化镁），使薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的这样反射回 来的两列光波经过的路程差恰好等于半个波长，它们叠加后相互抵消，从而减少了光学 元件表面反射造成的光能损失，增强了透射光的能量，故称为增透膜。 【典例】在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6m,若分别用频 率f=5.0×31014Hz和f2=7.5×10Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗条 纹的情况是，单色光f,照射时出现 条纹，单色光为照射时出现 条纹。 【解析】本题考查双缝干涉实验中屏上出现明、暗条纹的条件。根据波的叠加知识， 可知与两个狭缝的光程差是波长的整数倍处出现亮条纹，与两个狭缝的光程差是半波长 3×108 数倍处出现暗条纹。据入三可得入=方=，0X10m=0.6X105m=1 A:=c 3×10 万750m=0.4X108m=0.4m…即d=d之x2 【答案】明暗 【方法指导】双缝干涉中亮条纹或暗条纹的判断方法 (1)判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源（双缝）的光程差与波 长的比值： (2)出现明条纹的条件是光程差等于波长的整数倍： (3)出现暗条纹的条件是光程差等于半波长的奇数倍，而不是整数倍。 5实验：用双缝千涉测量光的波长 一、实验原理 如图所示，两缝之间的距离为d,每个狭缝都很窄，宽度可以忽略。 两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P。,双缝到屏的距离OP。=1。则相邻两 个亮条纹或暗条纹的中心间距：△r=子入。 若已知双缝间距，再测出双缝到屏的距离（和条纹间距△x就可以求得光波的波长。 激 光 P 束 S 挡板 屏 34 ·物理 第四章光及其应用 二、实验器材 双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、线、刻 度尺等。 三、实验步骤 1.将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示。 光源滤光片单缝双缝 遮光筒 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轴线到达光屏。 4.安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间 距5~10cm,这时可观察白光的千涉条纹。 5.在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。 四、数据处理 1.安装测量头，调节至可清晰观察到千涉条纹。 2.使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数，将该条纹记为 第1条亮纹：转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的 读数a,将该条纹记为第n条亮纹，则相邻两亮条纹间距△x=a:一4 n-1-a 3.用刻度尺测量双缝到屏的距离(d是已知的)。 4.重复测量、计算，求出波长的平均值。 五、误差分析 L.光波的波长很小，△x、1的测量对波长入的影响很大。 2.在测量1时，一般用毫米刻度尺：而测△x时，用千分尺且采用“累积法”。 3.多次测量求平均值。 六、注意事项 1.双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件。 2.滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去。 3.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、双缝平行且竖直，间距大约5一10cm。 4.调节的基本依据是，照在像屏上的光很弱。主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头 与遮光筒不共轴线所致。干涉条纹不清晰的主要原因一般是单缝与双缝不平行。 5.测量头在使用时应使中心刻线对应着亮（暗）条纹的中心。 物理· 35 ☑笔记&必记 6.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近。 【典例】利用双缝干涉测定单色光波长，某同学在做该实验时，第一次分划板中心 刻度对齐A条纹中心时（图甲），游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻度对 齐B条纹中心时（图乙），游标卡尺的示数如图丁所示。已知双缝间距为0.5mm,从双缝 到屏的距离为1m,则图丙中游标卡尺的示数为 mm。图丁游标卡尺的示数为 mm。在实验中，所测单色光的波长为 m。在本实验中如果在双缝上 各有一个红色和绿色滤光片，那么在光屏上将 (选填“能”或“不能”)看到明暗相 间的条纹。 cm cm 10 甲 7 公 【解析】根据游标卡尺的原理，可读出图丙的示数为11.4mm,图丁的示数是16.8mm, △y=16.81.4mm=1.35mm,又根据4y=,则X==6.75×107m, 4 当在双缝上各有一个红色和绿色滤光片时，不满足干涉条件，故不能看到明暗相间 的条纹。 【答案】11.416.86.75×10-