第14章 第7讲 实验：用双缝干涉测光的波长（Word教参）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（老教材 新高考）

第7讲　实验：用双缝干涉测量光的波长 一、基本原理与操作 1．原理装置图 　 测出乙图中的d和l。用图丙中的测量头测出两条相邻亮条纹间距Δx，由Δx＝λ计算出波长λ。 2．操作要领 (1)器材的安装与调整 ①先将光源、遮光筒依次放于光具座上，如图所示，调整光源的高度，使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮。 ②将单缝和双缝安装在光具座上，使光源、单缝及双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上，并注意使双缝与单缝相互平行，在遮光筒有光屏一端安装测量头，如图所示，调整分划板位置到分划板中心刻线位于光屏中央。 (2)观察 ①调单缝与双缝间距，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)测量 调节测量头，使分划板中心对齐第1条亮条纹中心，读数为x1，转动手轮，使分划板中心对齐第n条亮纹中心，读数为x2，则相邻亮条纹间距Δx＝。 二、实验核心关键点 1．数据处理 用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l，由公式Δx＝λ得λ＝Δx计算波长，重复测量、计算，求出波长的平均值。 2．误差分析 (1)双缝到光屏的距离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为亮条纹的宽度。 ③分划板中心刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于亮条纹中心。 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。 3．注意事项 (1)调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。 (2)放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上。 (3)调节测量头时，应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离。 (4)不要直接测Δx，要测多条亮条纹的间距再计算得到Δx，这样可以减小误差。 (5)白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层。 一、基础考法保住分 考查点(一)　实验原理与操作 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________。 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。 (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 2．(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____________。 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______。 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 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C正确。 (2)根据Δx＝λ可知，要增大条纹间距可以增大双缝到测量头间的距离l，减小双缝的间距d，故D正确。 答案：(1)C　(2)D 3．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。 (1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列最佳顺序应为：C、________、A。 (2)本实验的步骤有： ①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮； ②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上； ③用米尺测量双缝到屏的距离； ④