實驗16用雙縫干涉測光的波長 一 實驗目的測定單色光的波長 二 實驗原理相鄰兩條明 暗 條紋間的距離 x與入射光波長 雙縫S1 S2間距離d及雙縫與屏的距離l的關系式為 x 只要測出 x d l即可測出波長 三 實驗器材光具座 光源 學生電源 導線 濾光片 單縫 雙縫 遮光筒 毛玻璃屏 測量頭 刻度尺 四 實驗步驟1 安裝儀器 1 將光源 遮光筒 毛玻璃屏依次安放在光具座上 2 接好光源 打開開關 使白熾燈正常發(fā)光 調節(jié)各部件的高度 使光源發(fā)出的光能沿軸線到達光屏 3 安裝單縫和雙縫 中心位于遮光筒的軸線上 使雙縫和單縫的縫平行 2 觀察與記錄 1 調單縫與雙縫間距為5 10cm時 觀察白光的干涉條紋 2 在單縫和光源間放上濾光片 觀察單色光的干涉條紋 3 調節(jié)測量頭 使分劃板中心刻度線對齊第1條亮條紋的中心 記下手輪上的讀數(shù)a1 轉動手輪 使分劃板向一側移動 當分劃板中心刻度線與第n條相鄰的明條紋中心對齊時 記下手輪上的刻度數(shù)a2 則相鄰兩條紋間的距離 x 4 換用不同的濾光片 測量其他色光的波長 五 數(shù)據(jù)處理 六 注意事項1 調節(jié)雙縫干涉儀時 要注意調節(jié)光源的高度 使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮 2 放置單縫和雙縫時 縫要相互平行 中心大致位于遮光筒的軸線上 3 調節(jié)測量頭時 應使分劃板中心刻線和條紋的中心對齊 記清此時手輪上的讀數(shù) 轉動測量頭 使分劃板中心刻線和另一條紋的中心對齊 記下此時手輪上的讀數(shù) 兩次讀數(shù)之差就表示這兩個條紋間的距離 4 不要直接測 x 要測幾個條紋的間距 計算得 x 這樣可以減小誤差 5 白光的干涉觀察到的是彩色條紋 其中白色在中央 紅色在最外邊 命題點一 命題點二 實驗原理與操作例1 2017 河北秦皇島月考 現(xiàn)有毛玻璃屏A 雙縫B 白光光源C 單縫D和透紅光的濾光片E等光學元件 要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉實驗裝置 用以測量紅光的波長 1 將白光光源C放在光具座最左端 依次放置其他光學元件 由左至右 表示各光學元件的字母排列順序應為C A 命題點一 命題點二 2 本實驗的步驟有 取下遮光筒左側的元件 調節(jié)光源高度 使光束能沿遮光筒的軸線把屏照亮 按合理的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 用刻度尺測量雙縫到屏的距離 用測量頭 其讀數(shù)方法同螺旋測微器 測量數(shù)條亮紋間的距離 在操作步驟 時還應注意和 命題點一 命題點二 答案 1 EDB 2 放置單縫 雙縫時 必須使縫平行單縫 雙縫間的距離要適當解析 1 濾光片E可以從白光中選出單色紅光 單縫D是獲取線光源 雙縫B是獲得相干光源 最后成像在毛玻璃屏A上 所以排列順序為C E D B A 2 在操作步驟 時應注意的事項有放置單縫 雙縫時 必須使縫平行 單縫 雙縫間的距離要適當 要保證光源 濾光片 單縫 雙縫和光屏的中心在同一軸線上 命題點一 命題點二 數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2 1 多選 下圖是用雙縫干涉測光的波長的實驗示意圖 圖中 是光源 是濾光片 是單縫 是雙縫 是光屏 下列操作能增大光屏上相鄰兩亮條紋之間距離的是 A 增大 和 之間的距離B 增大 和 之間的距離C 將綠色濾光片改成紅色濾光片D 增大雙縫之間的距離 命題點一 命題點二 2 如果將燈泡換成激光光源 該實驗照樣可以完成 這時可以去掉的部件是 填數(shù)字代號 3 轉動測量頭的手輪 使分劃板中心刻線對準第1條亮條紋 讀出手輪的讀數(shù)如圖甲所示 繼續(xù)轉動手輪 使分劃板中心刻線對準第10條亮條紋 讀出手輪的讀數(shù)如圖乙所示 則相鄰兩亮條紋的間距是mm 結果保留三位有效數(shù)字 4 在 3 前提下 如果已經(jīng)量得雙縫的間距是0 30mm 雙縫和光屏之間的距離是900mm 則待測光的波長是m 結果保留三位有效數(shù)字 命題點一 命題點二 答案 1 BC 2 3 1 610 4 5 37 10 7 解析 1 由 x 知相鄰兩亮條紋之間的距離與單縫和雙縫之間的距離無關 A錯誤 增大 和 之間的距離即是增大l x增大 B正確 紅光的波長大于綠光的波長 C正確 增大雙縫之間的距離 x減小 D錯誤 2 由于激光是相干光源 故可以去掉的部件是 3 甲圖讀數(shù)是0 045mm 乙圖讀數(shù)是14 535mm 它們的差值是14 490mm 命題點一 命題點二 用雙縫干涉測光的波長問題的解決方法 1 明確雙縫干涉條紋間距公式 x 中各物理量的意義 其中 x是相鄰兩條亮條紋 或暗條紋 的中心間距 d是雙縫之間的距離 l是雙縫到屏的距離 為光的波長 2 熟記求解相鄰兩條亮條紋 或暗條紋 間的距離的公式 x 中各物理量的意義 a1是使分劃板的中心刻線對齊某條亮紋的中央時記下的手輪上的讀數(shù) 將該條紋記為第1條亮紋 a2是轉動手輪 使分劃板中心刻線移動至另一條亮紋的中央時記下的手輪上的讀數(shù) 并將該條紋記為第n條亮紋 命題點一 命題點二 3 若將裝置放入水中 必須根據(jù)水中的波長 水 真空中的波長 真 的 為光在水中的波長 水 4 將各物理量統(tǒng)一為國際單位代入求解 1 2016 上海卷 在雙縫干涉實驗中 屏上出現(xiàn)了明暗相間的條紋 則 A 中間條紋間距較兩側更寬B 不同色光形成的條紋完全重合C 雙縫間距離越大條紋間距離也越大D 遮住一條縫后屏上仍有明暗相間的條紋 答案 解析 2 多選 2017 全國卷 在雙縫干涉實驗中 用綠色激光照射在雙縫上 在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣 若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距 可選用的方法是 A 改用紅色激光B 改用藍色激光C 減小雙縫間距D 將屏幕向遠離雙縫的位置移動E 將光源向遠離雙縫的位置移動 答案 解析 3 用某種單色光做雙縫干涉實驗時 已知雙縫間的距離d的大小恰好是圖丁中游標卡尺的讀數(shù) 雙縫到毛玻璃屏間的距離的大小由圖丙中的毫米刻度尺讀出 實驗時先移動測量頭 如圖甲所示 上的手輪 把分劃板中心刻線對準最左邊的一條亮條紋的中心 如圖乙所示 并記下螺旋測微器的讀數(shù)x1 如圖戊所示 然后轉動手輪 把測量頭向右移動 直到分劃板中心刻線對準第7條亮條紋的中心并記下螺旋測微器的讀數(shù)x2 如圖己所示 由以上測量數(shù)據(jù)求該單色光的波長 結果保留兩位有效數(shù)字 答案 解析 4 在觀察光的干涉現(xiàn)象的實驗中 將兩片刀片合在一起 在涂有墨汁的玻璃片上劃出不同間隙的雙縫 按如圖所示的方法 讓激光束通過自制的雙縫 觀察在光屏上出現(xiàn)的現(xiàn)象 1 保持縫到光屏的距離不變 換用不同間隙的雙縫 雙縫的間隙越小 屏上明暗相間的條紋間距 選填 越大 或 越小 2 保持雙縫的間隙不變 光屏到縫的距離越大 屏上明暗相間的條紋間距 選填 越大 或 越小 3 在雙縫間的距離和雙縫與屏的距離都不變的條件下 用不同顏色的光做實驗 發(fā)現(xiàn)用藍色光做實驗在屏上明暗相間的條紋間距比用紅色光做實驗時 選填 大 或 小 4 在該實驗中 若所用激光的波長為5 30 10 7m 屏上P點距雙縫S1和S2的路程差為1 85 10 6m 則在這里出現(xiàn)的應是 選填 亮條紋 或 暗條紋 答案 1 越大 2 越大 3 小 4 暗條紋 做實驗時的條紋間距比用紅色光做實驗時小 4 屏上P點距雙縫S1和S2的路程差為所用激光的波長的3 5倍 所以P點應出現(xiàn)暗條紋