實驗十實驗十四四用雙縫干涉測量光用雙縫干涉測量光的波長的波長過程分析導引過程分析導引實驗典例精析實驗典例精析知能優(yōu)化演練知能優(yōu)化演練實實驗驗十十四四用用雙雙縫縫干干涉涉測測量量光光的的波波長長知識要點歸納知識要點歸納知識要點歸納知識要點歸納實驗目的實驗目的實驗原理實驗原理單色光通過單縫后，經雙縫產生穩(wěn)定的干涉圖樣，單色光通過單縫后，經雙縫產生穩(wěn)定的干涉圖樣，圖樣中相鄰兩條亮圖樣中相鄰兩條亮(暗暗)紋間隔紋間隔y與雙縫間距與雙縫間距d、雙縫到屏的距離雙縫到屏的距離l、單色光的波長、單色光的波長之間滿足之間滿足dy/l.實驗器材實驗器材雙縫干涉儀，即：光具座、光源、濾光片、單雙縫干涉儀，即：光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭，另外縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭，另外還有學生電源、導線、刻度尺還有學生電源、導線、刻度尺附：測量頭的構造及使用附：測量頭的構造及使用如圖如圖1251甲所示，測量頭由分劃板、目鏡、甲所示，測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構成，轉動手輪，分劃板會向左右移動，手輪等構成，轉動手輪，分劃板會向左右移動，測量時，應使分劃板中心刻度對齊條紋的中心，測量時，應使分劃板中心刻度對齊條紋的中心，如圖乙，記下此時手輪上的讀數(shù)如圖乙，記下此時手輪上的讀數(shù)兩次讀數(shù)之差就表示這兩條條紋間的距離兩次讀數(shù)之差就表示這兩條條紋間的距離圖圖1251過程分析導引過程分析導引一、實驗步驟一、實驗步驟1安裝儀器安裝儀器(1)將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如圖上，如圖1252所示所示圖圖1252(2)接好光源，閉合開關，使白熾燈正常發(fā)接好光源，閉合開關，使白熾燈正常發(fā)光調節(jié)各部件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光光調節(jié)各部件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線到達光屏能沿軸線到達光屏(3)安裝單縫和雙縫，中心位于遮光筒的軸線上，安裝單縫和雙縫，中心位于遮光筒的軸線上，使雙縫和單縫的縫平行使雙縫和單縫的縫平行2觀察與記錄觀察與記錄(1)調單縫與雙縫間距為幾厘米時，觀察白光的調單縫與雙縫間距為幾厘米時，觀察白光的干涉條紋干涉條紋(2)在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋干涉條紋二、實驗中應注意的事項二、實驗中應注意的事項1放置單縫和雙縫時，必須使縫平行，間距放置單縫和雙縫時，必須使縫平行，間距大約大約5 cm10 cm.2要保持光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏要保持光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一條軸線上的中心在同一條軸線上3測量頭的中心刻線要對應著亮測量頭的中心刻線要對應著亮(或暗或暗)紋的中紋的中心心4要多測幾個亮紋要多測幾個亮紋(或暗紋或暗紋)中心間的距離，再中心間的距離，再求求y.5調節(jié)的基本依據(jù)是：照在像屏上的光很弱，調節(jié)的基本依據(jù)是：照在像屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫、測量頭與遮光主要原因是燈絲與單縫、雙縫、測量頭與遮光筒不共軸所致，干涉條紋不清晰一般主要原因筒不共軸所致，干涉條紋不清晰一般主要原因是單縫與雙縫不平行所致是單縫與雙縫不平行所致三、誤差分析三、誤差分析1雙縫到屏的距離雙縫到屏的距離l的測量存在誤差的測量存在誤差2測條紋間距測條紋間距y帶來的誤差帶來的誤差(1)干涉條紋沒有調整到最清晰的程度干涉條紋沒有調整到最清晰的程度(2)誤認為誤認為y為亮為亮(暗暗)條紋的寬度條紋的寬度(3)分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于條紋中心沒有恰好位于條紋中心(4)測量多條亮條紋間的距離時讀數(shù)不準確，測量多條亮條紋間的距離時讀數(shù)不準確，此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清實驗典例精析實驗典例精析對實驗步驟及數(shù)據(jù)處理的考查對實驗步驟及數(shù)據(jù)處理的考查現(xiàn)有毛玻璃屏現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫、雙縫B、白光光源、白光光源C、單、單縫縫D和透紅光的濾光片和透紅光的濾光片E等光學元件，要把它們等光學元件，要把它們放在圖放在圖1253所示的光具座上組裝成雙縫干所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長涉裝置，用以測量紅光的波長(1)將白光光源將白光光源C放在光具座最左端，依次放置放在光具座最左端，依次放置其他光學元件，由左至右，表示各光學元件的其他光學元件，由左至右，表示各光學元件的字母排列順序應為字母排列順序應為C、_、A.圖圖1253(2)本實驗的實驗步驟有：本實驗的實驗步驟有：取下遮光筒左側的元件，調節(jié)光源高度，取下遮光筒左側的元件，調節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；按合理順序在光具座上放置各光學元件，按合理順序在光具座上放置各光學元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；用米尺測量雙縫到屏的距離；用米尺測量雙縫到屏的距離；用測量頭用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)測量數(shù)條亮紋間的距離條亮紋間的距離在操作步驟在操作步驟時還應注意時還應注意_和和_(3)將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，將該亮紋定為第對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如圖的示數(shù)如圖1254甲所示然后同方向轉甲所示然后同方向轉動測量頭，使分劃板中心刻線與第動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中條亮紋中心對齊，記下此時圖乙中手輪上的示數(shù)心對齊，記下此時圖乙中手輪上的示數(shù)_mm，求得相鄰亮紋的間距，求得相鄰亮紋的間距y為為_mm.(4)已知雙縫間距已知雙縫間距d為為2.0104 m，測得雙縫，測得雙縫到屏的距離到屏的距離l為為0.700 m，由計算公式，由計算公式_，求得所測紅光波長為，求得所測紅光波長為_mm.圖圖1254【解析】【解析】(1)濾光片濾光片E是從白光中選出單色是從白光中選出單色紅光，單縫屏是獲取點光源，雙縫屏是獲得紅光，單縫屏是獲取點光源，雙縫屏是獲得相干光源，最后成像在毛玻璃屏所以排列相干光源，最后成像在毛玻璃屏所以排列順序為：順序為：C、E、D、B、A.(2)在操作步驟在操作步驟時應注意的事項有：放置單時應注意的事項有：放置單縫、雙縫時，必須使縫平行；單縫、雙縫間縫、雙縫時，必須使縫平行；單縫、雙縫間距離大約為距離大約為5 cm10 cm；要保證光源、濾光；要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一軸線片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一軸線上上(3)螺旋測微器的讀數(shù)應為：先讀整數(shù)刻度，螺旋測微器的讀數(shù)應為：先讀整數(shù)刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可動刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可動刻度，由題干圖知讀數(shù)分別為由題干圖知讀數(shù)分別為13.870 mm和和2.320 mm.所以相鄰條紋間距所以相鄰條紋間距【規(guī)律總結】【規(guī)律總結】理解實驗的設計原理及螺旋測微理解實驗的設計原理及螺旋測微器的讀數(shù)是解此類問題的關鍵器的讀數(shù)是解此類問題的關鍵實驗誤差的分析實驗誤差的分析在在“用雙縫干涉測光的波長用雙縫干涉測光的波長”的實驗中的實驗中(1)某同學以線狀白熾燈為光源，對實驗裝置進行某同學以線狀白熾燈為光源，對實驗裝置進行調節(jié)并觀察了現(xiàn)象后，總結出以下幾點：調節(jié)并觀察了現(xiàn)象后，總結出以下幾點：a燈絲與單縫和雙縫必須平行放置燈絲與單縫和雙縫必須平行放置b干涉條紋與雙縫垂直干涉條紋與雙縫垂直c干涉條紋的疏密程度與單縫寬度有關干涉條紋的疏密程度與單縫寬度有關d干涉條紋間距與光的波長有關干涉條紋間距與光的波長有關以上幾點中，你認為正確的是以上幾點中，你認為正確的是_；(2)如果測量頭中的分劃板中心刻度線與干涉條如果測量頭中的分劃板中心刻度線與干涉條紋不在同一方向上，如圖紋不在同一方向上，如圖1255所示，則在所示，則在這種情況下來測量干涉條紋的條紋間距這種情況下來測量干涉條紋的條紋間距x時，時，測量值測量值_真實值真實值(選填選填“大于大于”“”“小于小于”或或“等于等于”)圖圖1255【答案】【答案】(1)ad(2)大于大于【規(guī)律總結】【規(guī)律總結】(1)實驗時應調整光源、單縫、實驗時應調整光源、單縫、雙縫和光屏、目鏡與測量頭共軸，單縫和雙雙縫和光屏、目鏡與測量頭共軸，單縫和雙縫安裝時應呈豎直方向且相互平行，遮光筒縫安裝時應呈豎直方向且相互平行，遮光筒的軸線要與光具座導軌平行，若不共軸或單的軸線要與光具座導軌平行，若不共軸或單縫與雙縫不平行則會引起干涉條紋亮度小、縫與雙縫不平行則會引起干涉條紋亮度小、不清晰，不便觀察和測量不清晰，不便觀察和測量(2)分劃板上的刻線應與干涉條紋的亮分劃板上的刻線應與干涉條紋的亮(暗暗)線平線平行，否則會增大測量結果的誤差行，否則會增大測量結果的誤差(3)雙縫、測量頭安裝到遮光筒上時要裝到底，雙縫、測量頭安裝到遮光筒上時要裝到底，使各部件的定位面緊密吻合，否則會影響測使各部件的定位面緊密吻合，否則會影響測量結果量結果創(chuàng)新實驗創(chuàng)新實驗激光散斑測速是一種嶄新的測速技術，它激光散斑測速是一種嶄新的測速技術，它應用了光的干涉原理用二次曝光照相所獲得的應用了光的干涉原理用二次曝光照相所獲得的“散斑對散斑對”相當于雙縫干涉實驗中的雙縫，待測相當于雙縫干涉實驗中的雙縫，待測物體的速度物體的速度v與二次曝光時間間隔與二次曝光時間間隔t的乘積等于的乘積等于雙縫間距實驗中可測得二次曝光時間間隔雙縫間距實驗中可測得二次曝光時間間隔t、雙縫到屏間距離雙縫到屏間距離l以及相鄰兩條亮紋間距以及相鄰兩條亮紋間距y.若所若所用激光波長為用激光波長為，則實驗確定物體運動速度的表達，則實驗確定物體運動速度的表達式是式是()【答案】【答案】B