4.4实验：用双缝干涉测量光的波长-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019选择性必修第一册）

第四章 光 第四节 用双缝干涉测量光的波长 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 掌握用双缝干涉测量光的波长的实验原理。 科学思维 理解杨氏双缝干涉实验测量光的波长的原理。 科学探究 通过进行“用双缝干涉测量光的波长”实验，加深对双缝干涉图样的认识和理解。 科学态度与责任 认识物理实验和数学工具在物理发展过程中的作用。 一、实验目的 1.用双缝干涉实验装置测量光的波长。 2.学习测量微小距离的方法。 二、实验器材 光具座、双缝干涉仪（由光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头组成）、学生电源。 三、实验原理与设计 1.测量原理 由公式 ，分别测量 、 和 ，可求得光波波长。 2.条纹间距 的测定 如图甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与干涉条纹平行，然后转动手轮，使分划板向左（向右）移动至分划板的中心刻线与条纹的中心对齐，如图乙所示记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出 个亮纹间的距离 ，可求出相邻两亮纹间的距离 。 四、实验步骤 1.如图甲所示，在光具座上把各光学元件安装好。从遮光筒上取下双缝，打开电源，调节光源的高度，直到光束能沿遮光筒的轴线射到毛玻璃屏的中心，放上单缝和双缝，使它们的距离为 ，并保持缝相互平行。 甲 2.观察光屏上的白光干涉条纹的特点。给光源加上不同的滤光片，看条纹的色彩、间距发生了什么变化，相邻亮条纹（或暗条纹）的间距是否相等。 3.记下双缝间的距离 和双缝到光屏的距离 。 4.转动手轮，先使分划板中心刻线对准某条亮条纹中心，如图乙所示，记下此时的读数。继续转动手轮，使分划板中心刻线移过 条条纹，对齐另一亮条纹中心，再记下此时的读数。转动手轮进行测量时，一次测量中不要反向旋转。 乙 5.把测量结果记录在数据表格中，算出两次读数之差，并求出相邻亮条纹（或暗条纹）的平均间距 。求出光的波长。 五、注意事项 1.单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的轴线上，双缝到单缝距离应相等。 2.测双缝到屏的距离 可用刻度尺测多次取平均值。 3.测条纹间距 时，用测量头测出 条亮（暗）纹间的距离 ，求出相邻的两条亮（暗）纹间的距离 。 六、误差分析 本实验为测量性实验，因此应尽一切办法减少有关测量的误差。 1.双缝到屏的距离 的测量误差 因本实验中双缝到屏的距离非常长， 的测量误差不太大，但也应选用毫米刻度尺测量，并用多次测量求平均值的办法减小相对误差。 2.测条纹间距 带来的误差 (1)干涉条纹没有调到最清晰的程度。 (2)分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心。 (3)测量多条亮条纹间距时读数不准确。 实验探究一　实验原理与操作 例1.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中。 (1)在观察红光的干涉图样时，现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、滤光片D、单缝E等光学元件，将白光光源C放在光具座最右端，依次放置其他光学元件，由右至左，表示各光学元件的字母排列顺序应为：________(选填“①”或“②”)。 ①C、D、E、B、A ②C、D、B、E、A (2)一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图所示。若要使两者对齐，该同学应________。 A.仅左右转动透镜 B.仅旋转单缝 C.仅旋转双缝 D.仅旋转测量头 (3)为了使测得单色光的条纹间距增大，在其他条件不变的情况下，以下做法合适的是________。 A.增大单缝与双缝间距 B.增大双缝与毛玻璃屏间距 C.更换双缝间距更小的双缝片 D.增强光源亮度 解析:(1)为了获取单色的线光源，光源后面应放置滤光片、单缝，单缝形成的线光源经过双缝产生干涉现象，在光屏上可以观察到干涉条纹，因此，由右至左、各光学元件排列顺序应为白光光源C、滤光片D、单缝E、双缝B、毛玻璃屏A，故为C、D、E、B、A，故选①。 (2)发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，若要使两者对齐，该同学应调节测量头，故A、B、C错误，D正确。 (3)依据双缝干涉条纹间距＝λ，要使增大，可以增大l，或减小d，还可以增大λ，与单缝与双缝间距及光的强度无关，故B、C正确，A、D错误。 例2.(多选)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中(实验装置如图)，下列说法正确的是(　　) A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝 B.测量某条干涉亮条纹位置时，应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐 C.为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距＝ D.某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，可以采用的方法是改用蓝光作为入射光 解析:选BC。调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放