实验17：用双缝干涉测量光的波长(同时练习使用测量头)[5年58卷3考]--【实验攻略】备战2024年高考物理必考实验讲练

实验17：用双缝干涉测量光的波长（同时练习使用测量头）【5年58卷3考】 类型 角度 考查要素 考查内容 教材实验： 用双缝干涉实验测量光的波长 实验的操作过程（5年3考） 实验器材 实验操作 实验操作步骤；实验装置的认识 数据处理 单色光波长计算 总结： （1）类型角度：考查双缝干涉实验测量单色光的波长和测量头的使用方法。 （2） 考查要素和内容：考察实验器材选择、实验具体的操作步骤，并结合条纹间距公式计算被测单色光波长。 考点1 实验基本要求 1．实验原理 如图1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. 图1 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2所示． 图2 2．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，另外还有学生电源、导线、刻度尺． 3．实验步骤 （1）观察双缝干涉图样 ①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图3所示． 图3 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）测定单色光的波长 ①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹． 图4 ②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，如图4所示，记下手轮上的读数，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另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第n条亮条纹，测出n条亮条纹间的距离a，则相邻两亮条纹间距Δx＝. ③用刻度尺测量双缝到光屏间距离l（d是已知的）． ④重复测量、计算，求出波长的平均值． 4．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，记清此时手轮上的读数，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． 考点2 数据处理及误差分析 1．数据处理 （1）条纹间距的计算：移动测量头的手轮，分划板中央刻线在第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． 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. A. 高考真题感知 1．（2022·海南·高考真题）在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示，则： ①a、b分别是( ) A．单缝和双缝        B．双缝和单缝        C．单缝和单缝        D．双缝和双缝 ②如果双缝间距是d，双缝到毛玻璃的距离是L，第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则光的波长是 。（用x、d、L表示） 2．（2021·浙江·高考真题）图示是“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 。(单选） 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 (单选） 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 3．（2019·全国·高考真题）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