2016版红勾与练高三物理人教版总复习配套讲义第十三章电磁波相对论实验十五用双缝干涉测光波长

第十三章光

电磁波

相对论实验十五用双缝干涉测光的波长课堂效果检测课前知识梳理课堂考点演练课前知识梳理01自主回顾·打基础如图所示，某单色光照到狭缝

S

上，在屏上得到了平行于双缝S1、S2

亮暗相间的干涉条纹．相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx

与入射光波的波长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＝l

λ，由此，只要测出Δx、dd、l即可得出波长λ.两条相邻亮(暗)条纹间的距离Δx用测微目镜测出．测微目镜由分划板、目镜、手轮等构成．如下图所示．三、实验器材双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、刻度尺．接好光源，打开开关，使灯丝正常发光．调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光沿轴线到达光屏．安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝的缝平行，二者间距为几个厘米，这时，可观察到白光的干涉条纹．在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．2．测定单色光的波长安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹．使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1

条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至第n

条亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2.用刻度尺测量双缝到光屏间距离l(d

是已知的)．重复测量、计算，求出波长的平均值．(5)换用不同的滤光片，重复实验．五、数据处理(1)条纹间距的计算：Δx|a2－a1|＝

n－1

.d(2)波长计算：λ＝

l

Δx.(3)计算多组数据，求λ

的平均值．六、注意事项双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，且注意保养．安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当．光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近．七、误差分析双缝到屏的距离l

的测量存在误差．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(暗)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．课堂考点演练02课堂互动·提能力实验原理与操作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＝a/(n－1)【解析】

(1)调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，无需放上单缝和双缝，选项A

错误．(2)主尺的示数为1.5

mm，可动尺的示数为47.0×0.01

mm＝0.470mm，总的示数为(1.5＋0.470)mm＝1.970mm.【答案】

(1)A

(2)1.970(2)关于本实验，正确的说法是(

)实验时应调节各器件共轴，并且单缝和双缝的缝应相互平行观察到的白光的干涉图样是：可以看到彩色的干涉条纹，中央为一条白亮的零级干涉条纹；彩色条纹的排列，以零级亮条纹为中心左右对称，在第一级亮条纹中紫色在最外侧C．看到白光的干涉条纹后，在单缝前面放上红色或绿色滤光片，即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹，且红条纹的间距比绿条纹的间距大D．测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数解析：(1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确顺序为：光源、滤光片、单缝、双缝、光屏，或把它们全部倒过来，因此，答案为ADCBE

或EBCDA.(2)实验时应使光源、单缝、双缝的中心位于遮光筒的轴线上，且使单缝与双缝平行，A

正确．白光的干涉图样是彩色条纹，中央为白色亮纹，在第一级亮条纹中红色在最外侧，B错．由Δx＝

lλ

得红条纹的间距大于绿条纹间距，C

正确．为d了减少误差，应使分划板的中心刻线对齐条纹中心再读数，D正确．答案：(1)ADCBE

或

EBCDA

(2)ACD【例

2】 在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如下图甲)，并选用缝间距d＝0.2

mm

的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l＝700mm.然后，接通电源使光源正常工作．对仪器读数和数据处理的考查(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻亮纹(或暗纹)间

的

距

离

Δx＝

mm

；

这

种

色

光的

波

长

λ

＝

nm.【解析】(1)主尺读数为15

mm，游标尺读数为1×0.02mm＝0.02

mm，二者相加可得读数为15.02

mm.(2)由于图中数字标记的是暗条纹，首先应根据暗条纹所标数字给亮条纹也标明条数，若图乙(a)中的中央刻线所对亮条纹记为第1

条，则图丙(a)中，中央刻线所对亮条纹为n＝7，x2－x1则Δx＝

n－1

＝2.31

mm，光的波长λ＝Δx·dl2＝6.6×10

nm.【答案】

(1)15.02

(2)2.31

6.6×102d解析：根据条纹间距公式Δx＝lλ

可知，波长λ＝

Δx，只d

l要根据题目提供的数据就可求解，由丁图可直接读出d＝0.25mm＝0.00025

m，双缝到屏的距离由丙图读出

l＝748.8

mm＝0.748

8

m由图乙、戊、己可知，两条相邻亮条纹间的距离Δx＝14.700－0.3006mm＝2.400

mm＝0.002

400

m.将以上数据代入λ＝dΔx＝0.000

25×0.002

400l

0.748

8－7m≈8.0×10

m.答案：8.0×10－7

m创新实验设计保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距

(选填“越大”或“越小”)；保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距

(选填“越大”或“越小”)；在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时

(选填“大”或“小”)．d【解析】

(1)由

Δx＝

lλ

可知

d

越小，Δx

越大．d(2)由Δx＝lλ

可知，l越大，Δx

越大．(3)由Δx＝lλ

可知，因蓝色光的波长比红色光的波长小，d故用蓝色光做实验时的条纹间距比用红色光做实验时小．【答案】

(1)越大

(2)越大

(3)小A．vλΔy＝

lΔtB．v＝

lλ

ΔyΔt