精品解析：14.4 实验 用双缝干涉测量光的波长（讲) -2024届高考物理一轮复习

第十四章 光 实验　用双缝干涉测量光的波长 1.实验原理 单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮（暗）条纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长λ之间满足λ=Δx。 2.实验步骤 （1）观察双缝干涉图样 ①将光源、遮光筒、毛玻璃依次安放光具座上，如图所示。 ②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。 ③调节各器件的高度和角度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏。 ④安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约为5～10 cm。 ⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。 （2）测量单色光的波长 ①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。 ②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至第n条亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数an。 ③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l（d是已知的）。 ④改变双缝间的距离d，双缝到屏的距离l，重复测量。 3.数据分析 （1）条纹间距Δx=。 （2）波长λ=Δx （3）计算多组数据，求λ的平均值。 4.注意事项 （1）安装时，注意使光源、透镜、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。 （2）光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。 （3）调节的基本依据：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；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行。 考点一 教材原型实验 典例精析 变式巩固 【例题1】 1. 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，他用带有游标卡尺的测量头（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，此时游标卡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6亮条纹的中心，此时游标卡尺上的示数情况如图丁所示．则图丙的读数x1=_____mm；图丁的读数x2=______mm．实验中所用的双缝间的距离d=0.20mm，双缝到屏的距离L=60cm，则实验中计算波长的表达式=________（用题目中给出的已知量和直接测量量的符号表示）．根据以上数据，可得实验中测出的光的波长=______nm． 【例题2】 2. 如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中： （1）在光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②滤色片、③_________、④_________、⑤遮光筒、⑥光屏（含测量头）。 （2）利用图中装置研究双缝干涉现象时，下列说法中正确的是（ ） A．将光屏移近双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变窄 B．将滤光片由蓝色的换成红色的，其他条件不变，干涉条纹间距变宽 C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距变宽 D．换一个两缝之间距离更大的双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变窄 E．去掉滤光片，其他条件不变，干涉现象消失 （3）在某次测量中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹记为第1条亮纹，此时手轮上的示数如左图所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如右图所示，则此示数为_________mm，由此可求得相邻亮纹的间距为_________mm。 （4）已知双缝间距d为，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式_________，求得所测红光波长为_________nm。 【例题3】（2023·浙江省镇海中学模拟） 3. （1）如图所示，小王同学做在“用双缝干涉测量光的波长”实验中发现目镜中于涉条纹与分划板的刻度线始终有一定的角度，下列哪个操作可以使得分划板刻度线与干涉条纹平行________。 A．仅拨动拨杆 B．仅旋转单缝 C．仅前后移动凸透镜 D．仅旋转毛玻璃处的测量头 （2）小王同学将分划板刻度线与干涉条纹调平行后，将测量头分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如下图所示，手轮上的示数是___________mm。 考点二　探索创新实验 典例精析 变式巩固 例题1】 4. 洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示，单色光从单缝射出，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝通过平面镜成的像是。 （1）通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果被视为其中的一个缝，___________相当于另一个“缝”； （2）实验中已知单缝到平面镜的垂直距离，单缝到光屏的距离，观测到第3个亮条纹