第14章　第77讲　实验十八　用双缝干涉实验测量光的波长-2027版高考物理一轮复习课件

第十四章光第77讲实验十八用双缝干涉实验测量光的波长考点一考点二提能训练练案[77]考点一教材原型实验二、实验器材双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺。三、实验步骤1．仪器安装与观察双缝干涉图样(1)将光源、遮光筒、毛玻璃依次安放在光具座上，如图所示。(2)接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。(3)调节各器件的高度和角度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏。(4)安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝_____，二者间距约为5～10cm，观察白光的干涉条纹。(5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。平行2．数据记录(1)安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至第n条亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数an。(3)用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d是已知的)。(4)改变双缝间的距离d，双缝到光屏的距离l，重复测量。五、误差分析1．误差来源由于光波的波长很短，双缝到光屏的距离l和条纹间距Δx的测量是否准确对波长的测量影响很大，是本实验误差的主要来源。2．减小误差的方法(1)l的测量：使用毫米刻度尺测量，可多测几次求平均值。六、注意事项1．安装时，注意使光源、透镜、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。2．光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。3．调节的基本依据：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行。4．不要直接测Δx，要测几个条纹的间距，计算得Δx，这样可以减小误差。利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距d＝0.4mm，双缝到光屏间的距离l＝0.5m，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。(1)下列说法正确的是________。A．若观察到条纹比较模糊，可能是单、双缝不平行B．仅去掉滤光片，从目镜视野中观察不到干涉现象C．减小双缝的间距从目镜中观察到的条纹个数增加D．激光替代白炽灯作为光源，不需要凸透镜、滤光片和单缝(2)某种单色光照射双缝，用测量头测量条纹间的宽度：先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，此时分划板上的游标卡尺读数如图A所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第7条亮纹中心对齐，此时分划板上的游标卡尺读数如图B所示。根据以上实验测得分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA＝________mm，xB＝________mm；(3)该单色光的波长λ＝________m(结果保留2位有效数字)；(4)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。要使两者对齐，该同学应如何调节________。A．仅左右转动透镜

B．仅转动遮光筒C．仅旋转测量头[答案]

(1)AD

(2)11.1

15.6

(3)6.0×10－7

(4)C(2)游标卡尺的精确度为0.1mm，在A位置时游标卡尺读数为xA＝11mm＋1×0.1mm＝11.1mm在B位置时游标卡尺读数为xB＝15mm＋6×0.1mm＝15.6mm。(4)发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，若要使两者对齐，该同学应旋转测量头。故选C。考点二创新实验提升[答案]

(1)S′

(2)AC

(3)暗条纹(4)6.33×10－7[解析]

(1)根据题图可知，如果S被视为其中的一个缝，S经平面镜成的像S′相当于另一个“缝”。(3)根据题意可知，把光屏移动到和平面镜接触，光线经过平面镜反射后将会有半波损失，因此接触点P处是暗条纹。提能训练练案[77]1．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件从左到右依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜(目镜)，如图甲所示。(1)M、N、P三个光学元件依次为(

)A．双缝、滤光片、单缝B．滤光片、单缝、双缝C．单缝、双缝、滤光片(2)关于该实验，下列说法中正确的是(

)A．测量过程中，把5个条纹间距数成6个，会导致波长测量值偏大B．把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，相邻两条亮条纹中心的距离增大C．若通过双缝的两列光波到屏上某点的路程差为波长的奇数倍，该点处一定是暗条纹(3)用一单色光作为光源，双缝间距为0.25mm，双缝到屏的距离为1.0m，分划线在第1条亮条纹中央时螺旋测微器读数如图乙所示，分划线在第7条亮条纹中央时螺旋测微器读数如图丙所示，则单色光的波长为________nm。(结果保留3位有效数字)[答案]

(1)B

(2)B

(3)600[解析]

(1)光源通过透镜会聚后变成点光源，然后通过滤光片后变成单色光，经过单缝后变成线光源，所以M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝。故选B。(3)读数a＝1.5mm＋0.01mm×20.2＝1.702mm读数b＝16mm＋0.01mm×10.2＝16.102mm则6Δx＝b－a＝14.400mm得Δx＝2.400mm2．(2024·上海卷·5题)光的行为曾令物理学家感到困惑。双缝干涉、光电效应等具有里程碑意义的实验，逐渐揭开了光的神秘面纱。人类对光的认识不断深入，引发了具有深远意义的物理学革命。在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，双缝间距为d，双缝到光强分布传感器的距离为L。(1)实验时测得N条暗条纹间距为D，则激光器发出的光波波长为________。(2)在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，测得的干涉条纹间距与不加偏振片时相比________。A．增加B．不变C．减小(3)移去偏振片，将双缝换成单缝，能使单缝衍射中央亮纹宽度增大的操作有________。A．减小缝宽B．使单缝靠近传感器C．增大缝宽D．使单缝远离传感器[答案]

(1)B

(2)B

(3)AD(2)加偏振片不会改变光的波长，因此条纹间距不变，B正确。(3)移去偏振片，将双缝换成单缝，则会发生单缝衍射现象，根据单缝衍射规律，减小缝的宽度或增加单缝到传感器的距离可以增大中央亮纹宽度。故选AD。3．某同学在实验室用双缝干涉实验测定光的波长，实验装置如图甲所示。已知双缝间距为d，双缝到光屏的距离为L。请回答下列问题：(1)下列图示中条纹间距Δx表示正确的是(

)(2)如图乙所示，在实验过程中，将测量头的分划板中心刻线分别与A、B两条暗纹的中心对齐，A位置对应的示