4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长-【无畏物理】2024-2025学年高二物理同步学案（人教版2019选择性必修一）

高中物理 选择性必修一 第四章 光 4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 实验原理 1. 实验思路 光源发出的光经滤光片（装在单缝前）成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹，并由λ＝Δx计算出光的波长。 2．测量原理 由公式Δx＝λ可知，在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；l是双缝到屏的距离，可以测出，那么，只要测出相邻两明条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx，即可由公式λ＝Δx计算出入射光波长的大小． 3．条纹间距Δx的测定 如图所示，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亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，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另一相邻亮条纹的中心对齐，如图乙所示，记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出n条亮纹间的距离a，可求出相邻两亮纹间的距离Δx＝. 实验器材 双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头 其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺． 问题探究 1．透镜的作用是什么？ 透镜的作用是使射向单缝的光更集中。 2．单缝的作用是什么？ 为了获得一个线光源 3．滤光片有什么作用？应放在哪个位置？ 为了获得单色光，放在光源和单缝之间。 4．实验中应该记录哪些数据？ 双缝到屏的距离l和相邻两条亮条纹间的距离Δx（双缝间的距离d已知） 5． 能否用白光做实验？问什么？ 实验步骤 1．按图所示安装仪器． 2．将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的中心轴线上． 3．先取下双缝，打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮。然后放好单缝和双缝。注意使单缝与双缝相互平行。 4．加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，分划板的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下手轮的读数，然后继续转动使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐另一条纹中心，记下此时手轮读数和移过分划板中心刻度线的条纹数n. 5．将两次手轮的读数相减，求出n条亮纹间的距离a，利用公式Δx＝，算出条纹间距，然后利用公式λ＝Δx，求出此单色光的波长λ(d仪器中已给出，l可用米尺测出)． 6．用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)． 7．重复测量、计算，求出波长的平均值． 8．换用另一滤光片，重复实验． 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．实验中的双缝间距d是器材本身给出的，因此本实验要注意l和Δx的测量．光波的波长很小，l、Δx的测量对波长的影响很大． 1．双缝到屏的距离l的测量误差 因本实验中双缝到屏的距离非常长，l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Δx带来的误差 (1)干涉条纹没有调到最清晰的程度． 原因：单缝与双缝不平行所致 解决办法：耐心仔细地调节拨杆，使单缝和双缝平行，以达到最佳效果。 (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． 转动遮光简使条纹与分划板刻线平行 (3)测量多条亮条纹间距时读数不准确． (4)利用“累积法”测n条亮纹间距，再求Δx＝，并且采用多次测量求Δx的平均值的方法进一步减小误差． (5)照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮 原因：灯丝与单缝、双缝，或测量头与遮光筒不共轴 解决办法：实验前先取下单缝和双缝，打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮，然后放好单缝和双缝。 注意事项 1．双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，要轻拿轻放，不要随便拆分遮光筒、测量头等元件． 2．安装时，要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直． 3．光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近． 4．实验中会出现屏上的光很弱的情况，主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹是否清晰与单缝和双缝是否平行有关系． 实验操作过程及仪器读数 考点一 【例1】在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图)： (1)下列说法哪一个是错误的______．(填选项前的字母) 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．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐 C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝ (2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为_______________mm. 实验数据处理 考点二 【例2】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0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，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． 课后巩固 1.【难度2】双缝干涉实验装置如图所示，双缝间的距离为d，双缝到像屏的距离为L，调整实验装置使得像屏上可以见到清晰的干涉条纹。关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是（ ） A．若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将变得不清晰 B．若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹 C．若将双缝间的距离d减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小 D．若将双缝间的距离d减小，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离不变 2．【难度3】（多选）用单色光做双缝干涉实验，在光屏上某点P，从中央O点开始计数，P点恰好为第三条亮纹，现改用波长较短的单色光照射，其他的条件不变，那么不可能的是(　 　) A．P处仍为第三条亮纹 B．P处可能是第四条亮纹 C．P处可能是第二条亮纹 D．若将光屏向双缝移近一些，在P处可能看到第二条亮纹 E．中央O点仍为亮纹 3．【难度3】如图所示为双缝干涉实验中产生的条纹图样，甲图为用光甲进行实验的图样，a为中央亮条纹。乙为换用另一种单色光乙进行实验的图样，a＇为中央亮条纹，则以下说法正确的是（ ） A．乙图条纹较宽，光乙的波长比光甲长 B．乙图条纹较窄，光乙的波长比光甲长 C．乙图条纹较宽，光乙的波长比光甲短 D．乙图条纹较窄，光乙的波长比光甲短 4．【难度3】（多选）某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示．他改变的实验条件可能是(　 　) A．减小光源到单缝的距离 B．减小双缝之间的距离 C．增大双缝到光屏之间的距离 D．换用频率更高的单色光源 5．【难度3】（多选）利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法（ ） A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄 B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽 C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄 E．去掉滤光片后，干涉现象消失 6．【难度3】在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图所示。 （1）（多选）以线状白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实验现象后，总结出以下几点，正确的是（ ） A．灯丝和单缝及双缝必须平行放置 B．干涉条纹与双缝垂直 C．干涉条纹疏密程度与双缝间距有关 D．干涉条纹间距与光的波长有关 （2）当测量头中的分划线中心刻线对齐某条刻度线时，手轮上的示数如图所示，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，如图所示。则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值 实际值（选填“大于”“小于”或“等于”）。 7．【难度3】利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距d=0.4mm，双缝到光屏间的距离l=0.5m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则： （1）分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA=__________mm，xB=______________mm， （2）用波长的表达式计算出单色光的波长为λ=________________； （3）若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将__________（填“变大”、“不变”或“变小”） 8．【难度3】(1)备有下列仪器： A．白炽灯 B．双缝　C．单缝　D．滤光片　E．白色光屏 把以上仪器装在光具座上时，正确的排列顺序应该是：____________(填写字母代号)． (2)已知双缝到光屏之间的距离L＝500 mm，双缝之间的距离d＝0.50 mm，单缝到双缝之间的距离s＝100 mm，某同学在用测量头测量时，调整手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮条纹的中心，然后他继续转动，使分划板中心刻线对准B亮条纹的中心，前后两次游标卡尺的读数如图．则入射光的波长λ＝___________m(结果保留两位有效数字)． (3)实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善办法有_________． A．改用波长较长的光(如红光)作为入射光 B．增大双缝到屏的距离 C．增大双缝到单缝的距离 D．增大双缝间距 9．【难度3】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的条纹个数，该同学可_________； A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝 (2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝_________； (3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm.则所测单色光的波长为__________ nm(结果保留3位有效数字)． 10．【难度3】现有毛玻璃屏A、双缝B、白色光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组成双缝干涉装置，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顺序应为C、_E、D、B_、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用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离． 在操作步骤②时还应注意单缝、双缝应____________且__________________． (3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示．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，记下此时图乙中手轮上的示数为__________mm，求得相邻亮纹的间距Δx＝____________mm. (4)已知双缝间距d为2.0×10－4m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式λ＝________，求得所测红光波长为__________nm. 11．【难度3】用双缝干涉测量光的波长，实验装置如图甲所示。已知单缝与双缝间的距离L1=100mm，双缝与屏的距离L2=700mm，双缝间距d=0.25mm。用测量头来测量亮纹中心的距离，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心，如图乙所示，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数。 （1）分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图丙所示，则对准第1条时读数x1=___________mm、对准第4条时读数x2=____________mm （2）写出计算波长λ的表达式，λ=__________（用符号表示），λ=_________nm （3）在双缝干涉实验中发现条纹太密，难以测量，下列操作中可以使条纹变稀疏的是 __________ A．改用波长较短的光做入射光 B．增大双缝到屏的距离 C．减小双缝间距 D．增大双缝间距 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高中物理 选择性必修一 第四章 光 4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 实验原理 1. 实验思路 光源发出的光经滤光片（装在单缝前）成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹，并由λ＝Δx计算出光的波长。 2．测量原理 由公式Δx＝λ可知，在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；l是双缝到屏的距离，可以测出，那么，只要测出相邻两明条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx，即可由公式λ＝Δx计算出入射光波长的大小． 3．条纹间距Δx的测定 如图所示，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亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，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另一相邻亮条纹的中心对齐，如图乙所示，记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出n条亮纹间的距离a，可求出相邻两亮纹间的距离Δx＝. 实验器材 双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头 其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺． 问题探究 1．透镜的作用是什么？ 透镜的作用是使射向单缝的光更集中。 2．单缝的作用是什么？ 为了获得一个线光源 3．滤光片有什么作用？应放在哪个位置？ 为了获得单色光，放在光源和单缝之间。 4．实验中应该记录哪些数据？ 双缝到屏的距离l和相邻两条亮条纹间的距离Δx（双缝间的距离d已知） 5． 能否用白光做实验？问什么？ 实验步骤 1．按图所示安装仪器． 2．将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的中心轴线上． 3．先取下双缝，打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮。然后放好单缝和双缝。注意使单缝与双缝相互平行。 4．加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，分划板的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下手轮的读数，然后继续转动使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐另一条纹中心，记下此时手轮读数和移过分划板中心刻度线的条纹数n. 5．将两次手轮的读数相减，求出n条亮纹间的距离a，利用公式Δx＝，算出条纹间距，然后利用公式λ＝Δx，求出此单色光的波长λ(d仪器中已给出，l可用米尺测出)． 6．用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)． 7．重复测量、计算，求出波长的平均值． 8．换用另一滤光片，重复实验． 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．实验中的双缝间距d是器材本身给出的，因此本实验要注意l和Δx的测量．光波的波长很小，l、Δx的测量对波长的影响很大． 1．双缝到屏的距离l的测量误差 因本实验中双缝到屏的距离非常长，l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Δx带来的误差 (1)干涉条纹没有调到最清晰的程度． 原因：单缝与双缝不平行所致 解决办法：耐心仔细地调节拨杆，使单缝和双缝平行，以达到最佳效果。 (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． 转动遮光简使条纹与分划板刻线平行 (3)测量多条亮条纹间距时读数不准确． (4)利用“累积法”测n条亮纹间距，再求Δx＝，并且采用多次测量求Δx的平均值的方法进一步减小误差． (5)照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮 原因：灯丝与单缝、双缝，或测量头与遮光筒不共轴 解决办法：实验前先取下单缝和双缝，打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮，然后放好单缝和双缝。 注意事项 1．双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，要轻拿轻放，不要随便拆分遮光筒、测量头等元件． 2．安装时，要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直． 3．光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近． 4．实验中会出现屏上的光很弱的情况，主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹是否清晰与单缝和双缝是否平行有关系． 实验操作过程及仪器读数 考点一 【例1】在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图)： (1)下列说法哪一个是错误的___A___．(填选项前的字母) 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．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐 C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝ (2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为__1.970____mm. [解析：(1)放上单缝和双缝后，由于发生干涉现象没法调节光源的高度，故A项错误． (2)按读数规则，读出示数为：1.5 mm＋47.0×0.01 mm＝1.970 mm.] 实验数据处理 考点二 【例2】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0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图丙中游标卡尺的示数为__11.4_ mm.图丁游标卡尺的示数为__16.8__ mm.在实验中，所测单色光的波长为__6.75×10－7_ 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__不能__(选填“能”或“不能”)看到明暗相间的条纹． [解析：根据游标卡尺的原理，可读出图丙的示数为11.4 mm；图丁的示数是16.8 mm.Δy＝ mm＝1.35 mm.又根据Δy＝λ，则λ＝＝6.75×10－7 m.] 课后巩固 1.【难度2】双缝干涉实验装置如图所示，双缝间的距离为d，双缝到像屏的距离为L，调整实验装置使得像屏上可以见到清晰的干涉条纹。关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是（ B ） A．若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将变得不清晰 B．若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹 C．若将双缝间的距离d减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小 D．若将双缝间的距离d减小，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离不变 [解析：将光屏向左平移一小段距离，或右移一小段距离，屏上都仍有清晰的干涉条纹，A错B对；根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ，知d减小，相邻明条纹的距离增大，C错D对] 2．【难度3】（多选）用单色光做双缝干涉实验，在光屏上某点P，从中央O点开始计数，P点恰好为第三条亮纹，现改用波长较短的单色光照射，其他的条件不变，那么不可能的是(　ACD　) A．P处仍为第三条亮纹 B．P处可能是第四条亮纹 C．P处可能是第二条亮纹 D．若将光屏向双缝移近一些，在P处可能看到第二条亮纹 E．中央O点仍为亮纹 [解析：改用波长较短的单色光照射，根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ知，相邻条纹的间距变小，则第三条纹的中点在P点的下方。P处可能为第四条亮纹，不可能仍为第三条亮纹，AC错B对；将光屏向双缝移近一些，根据公式Δx＝λ知相邻条纹的间距变小，不可能在P处看到第二条亮纹，D错；双缝干涉实验中央O点仍是亮条纹，与波长无关，选ACD] 3．【难度3】如图所示为双缝干涉实验中产生的条纹图样，甲图为用光甲进行实验的图样，a为中央亮条纹。乙为换用另一种单色光乙进行实验的图样，a＇为中央亮条纹，则以下说法正确的是（ A ） A．乙图条纹较宽，光乙的波长比光甲长 B．乙图条纹较窄，光乙的波长比光甲长 C．乙图条纹较宽，光乙的波长比光甲短 D．乙图条纹较窄，光乙的波长比光甲短 [解析：由图知乙图的条纹宽度比甲图条纹宽，根据Δx＝λ可知，乙光的波长较大，A对] 4．【难度3】（多选）某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示．他改变的实验条件可能是(　BC　) A．减小光源到单缝的距离 B．减小双缝之间的距离 C．增大双缝到光屏之间的距离 D．换用频率更高的单色光源 [解析：根据Δx＝λ，其中l是双缝到光屏之间的距离，d是双缝之间的距离，λ是波长，根据λ＝联立得，，减小双缝间的距离d，增大双缝到光屏间的距离l，换用频率更低，波长更长的单色光源均可以使增大，BC对] 5．【难度3】（多选）利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法（ ABD ） A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄 B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽 C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄 E．去掉滤光片后，干涉现象消失 [解析：将屏移近双缝L变小，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ，条纹间距变小，A对；将滤波片由蓝色换为红色，条纹间距增大，B对；将单缝向双缝移动一小段距离后，双缝到光屏的波程差不变，光频率也不变，所以干涉条纹间距不变，C错。换一个两缝之间距离较大的双缝，d变大，根据双缝干涉条纹的间距公式知条纹间距变小，D对；去掉滤光片后透过的将是多种颜色的光，波长不同干涉后形成的条纹间距不同，在屏上形成彩色条纹，E错] 6．【难度3】在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图所示。 （1）（多选）以线状白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实验现象后，总结出以下几点，正确的是（ ACD ） A．灯丝和单缝及双缝必须平行放置 B．干涉条纹与双缝垂直 C．干涉条纹疏密程度与双缝间距有关 D．干涉条纹间距与光的波长有关 （2）当测量头中的分划线中心刻线对齐某条刻度线时，手轮上的示数如图所示，该读数为 0.702mm 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，如图所示。则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值 大于 实际值（选填“大于”“小于”或“等于”）。 [解析：（1）为使屏上的干涉条纹清晰，灯丝与单缝和双缝必须平行放置，所得到的干涉条纹与双缝平行； 由Δx＝λ可知，条纹的疏密程度与双缝间距离、光的波长有关，ACD对； （2）根据螺旋测微器读数方法可知，该读数为0.5mm+20.2×0.01mm=0.702mm （3）测量头的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，由几何知识知测量头的读数大于条纹间的实际距离] 7．【难度3】利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距d=0.4mm，双缝到光屏间的距离l=0.5m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则： （1）分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA=_11.1mm_mm，xB=15.8mm_mm， （2）用波长的表达式计算出单色光的波长为λ=6.0×10-7m； （3）若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将_变小_（填“变大”、“不变”或“变小”） [解析：（1）B位置游标卡尺主尺读数为15mm，游尺读数为6×0.1mm=0.6mm，最终读数为15.6mm，相邻两条纹间距。 （2）根据干涉条纹间距公式Δx＝λ，代入数据得λ=6×10-7m； （3）若改用频率较高的单色光照射，它的波长较短，根据干涉条纹的间距公式Δx＝λ，得到的干涉条纹间距变小] 8．【难度3】(1)备有下列仪器： A．白炽灯 B．双缝　C．单缝　D．滤光片　E．白色光屏 把以上仪器装在光具座上时，正确的排列顺序应该是：____ADCBE____(填写字母代号)． (2)已知双缝到光屏之间的距离L＝500 mm，双缝之间的距离d＝0.50 mm，单缝到双缝之间的距离s＝100 mm，某同学在用测量头测量时，调整手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮条纹的中心，然后他继续转动，使分划板中心刻线对准B亮条纹的中心，前后两次游标卡尺的读数如图．则入射光的波长λ＝___6.4×10－7__m(结果保留两位有效数字)． (3)实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善办法有__AB_． A．改用波长较长的光(如红光)作为入射光 B．增大双缝到屏的距离 C．增大双缝到单缝的距离 D．增大双缝间距 [解析：游标卡尺读数精确度为0.1 mm，A位置主尺读数为11 mm，游标尺读数为1，读数为x1＝11 mm＋1×0.1 mm＝11.1 mm，同理B位置读数为x2＝15.6 mm，则条纹间距Δx＝≈0.64 mm.则λ＝Δx＝6.4×10－7 m．由Δx＝λ可知，要增大条纹间距，可用波长更长的入射光或增大双缝到屏的距离，故A、B正确．] 9．【难度3】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的条纹个数，该同学可___B__； A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝 (2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝___； (3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm.则所测单色光的波长为__630__ nm(结果保留3位有效数字)． [解析：(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，由公式Δx＝λ可知，需要减小双缝到屏的距离l或增大双缝间的距离d． (2)由题意可知，＝λ，则λ＝. (3)将已知条件代入公式解得λ＝630 nm.] 10．【难度3】现有毛玻璃屏A、双缝B、白色光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组成双缝干涉装置，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顺序应为C、_E、D、B_、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用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离． 在操作步骤②时还应注意单缝、双缝应_相互平行_且_与遮光筒轴线垂直_． (3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示．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，记下此时图乙中手轮上的示数为_13.870_mm，求得相邻亮纹的间距Δx＝2.310_mm. (4)已知双缝间距d为2.0×10－4m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式λ＝_Δx_，求得所测红光波长为_660_nm. [解析：Δx＝ mm＝2.310 mm.(4)由Δx＝λ得λ＝×2.310×10－3 m＝660 nm.] 11．【难度3】用双缝干涉测量光的波长，实验装置如图甲所示。已知单缝与双缝间的距离L1=100mm，双缝与屏的距离L2=700mm，双缝间距d=0.25mm。用测量头来测量亮纹中心的距离，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心，如图乙所示，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数。 （1）分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图丙所示，则对准第1条时读数x1=2.190mm_mm、对准第4条时读数x2=_7.868mm_mm （2）写出计算波长λ的表达式，λ=_Δxd/L2_（用符号表示），λ=676nm_nm （3）在双缝干涉实验中发现条纹太密，难以测量，下列操作中可以使条纹变稀疏的是 BC A．改用波长较短的光做入射光 B．增大双缝到屏的距离 C．减小双缝间距 D．增大双缝间距 [解析：（1）由图可知，对准第一条时读数为：x1=2mm+19.0×0.01mm=2.190mm；对准第4条时读数为：x2=7.5mm+36.9×0.01mm=7.869mm； （2）相邻条纹间距为，由条纹间距公式有：，可知波长，代入数据解得] 1 学科网（北京）股份有限公司 $$