2020_2021学年高中物理第五章光的波动性2学生实验：用双缝干涉测量光的波长

(1)分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心时示数为x1=2.190 mm,对准第4条亮 纹的中心时手轮上的读数如图b所示,则此时读数x2=______________ mm。 (2)相邻两条亮纹间的距离Δx=__________________ mm,入射光的波长为
λ=________________(用题中的字母表示)。
2.学生实验:用双缝干涉测量光 的波长
实验必备·自主学习
实验 目的
实验目的和实验器材
1.观察不同单色光的双缝干涉 图样。 2.观察双缝距离不同时的干涉图 样。 3色.光掌的握波用长公的式方Δ法x=。dl λ测定单
实验 器材
双缝干涉仪,即光具座、光源、滤 光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻 璃屏、测量头。另外,还有学生电 源、导线、刻度尺等。
3.某同学在做“用双缝干涉测定光的波长”实验时,第一次分划板中心刻度线对 齐第2条亮纹的中心时(如图甲中的A),游标尺的示数如图乙所示。第二次分划板 中心刻度线对齐第6条亮纹的中心时(如图丙中的B),游标尺的示数如图丁所示。 已知双缝间距d=0.5 mm,缝到屏的距离L=1 m。则: (1)图乙中游标尺的示数为________cm。 (2)图丁中游标尺的示数为________cm。 (3)所测光波的波长为________m。(保留 两位有效数字)
________nm(结果保留3位有效数字)。
【解析】(1)选B。Δx= l,因Δx越小,目镜中观察到的条纹数越多,将单缝向双
d
缝靠近,对条纹个数无影响,A错误;如l减小,则条纹个数增多,B正确,C错误;若d减
小,则条纹个数减少,D错误。
(2)相邻两条暗条纹之间的距离是Δx0= λ= xd 。
(n 1)l
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
n 1
3.用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的)。 4.重复测量、计算,求出波长的平均值。
【误差分析】 1.光波的波长很小,Δx、l的测量对波长λ的影响很大。 2.在测量l时,一般用毫米刻度尺;而测Δx时,用千分尺且采用“累积法”。 3.多次测量求平均值。
注意事项 1.双缝干涉仪是比较精密的仪器,应轻拿轻放,且注意保养。 2.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。 3.光源灯丝最好为线状灯丝,并与单缝平行且靠近。 4.注意调节各缝平行。
实验研析·创新学习
类型一 实验装置与原理 【典例1】(2019·全国卷Ⅱ)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
【解析】(1)由图b可读出x2=7.868 mm
(2)Δx= x2 x1 1.893 mm
2
由Δx= Lλ得λ=
d
xd (x2－x1)d2
L
3L2
答案:(1)7.868(7.860～7.869) (2)1.893(或1.892)
( x 2－x1 )d 2 3L2
课堂检测·素养达标
1.用单色光做双缝干涉实验,下述说法正确的是 ( ) A.相邻干涉条纹之间的距离相等 B.中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍 C.屏与双缝之间距离减小,则屏上条纹间的距离增大 D.在实验装置不变的情况下,红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距
后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,可选用
的方法是
()
A.改用
D.将屏幕向远离双缝的位置移动
E.将光源向远离双缝的位置移动
【解析】选A、C、D。据Δx= l λ可知改用红色激光、减小双缝间距、屏幕向
d
远离双缝的位置移动可增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,故选A、C、D。
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,使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。 4.安装双缝和单缝,中心大致位于遮光筒的轴线上,使双缝与单缝的缝平行,两 者间距5～10 cm,这时可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。
二、数据处理 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 动至另一亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数a2,将该条纹记为第n条亮纹,则相 邻两亮条纹间距Δx= | a2 a1 | 。
(3)把各数据代入波长公式,有:
x ,由公式得Δx0=
n 1
lλ,所以
d
λ= 0.300103 7.56103m=6.30×10-7 m=630 nm。
31.20
答案:(1)B (2) xd
(n 1)l
(3)630
类型二 实验数据处理 【典例2】(2020·巴中高二检测)用双缝干涉测光的波长。实验装置如图a所示, 已知单缝与双缝的距离为L1,双缝与屏的距离为L2,单缝宽为d1,双缝间距为d2。用 测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离,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,让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心,记 下此时手轮的读数,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 此时手轮上的刻度。
【解析】选A。因为相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离Δx= l λ,其中d为两个缝间
d
的距离,l为双缝到屏的距离,λ为光波波长,可见相邻干涉条纹之间的距离相等,故
选项A正确,选项B、C错误;因为λ红>λ蓝,所以Δx红>Δx蓝,故选项D错误。
2.(多选)(2017·全国卷Ⅱ)在双缝干涉实验中,用绿色激光照射在双缝上,在缝
实验原理
如图所示,与两缝之间的距离d相比,每个狭 缝都很窄,宽度可以忽略。两缝S1、S2的连线 的中垂线与屏的交点为P0,双缝到屏的距离 O距P是0=lΔ。x相= 邻l两λ个。亮条纹或暗条纹的中心间
d
已知双缝间距d,再测出双缝到屏的距离l和条 纹间距Δx,就可以求得光波的波长。
实验过程·合作学习
【实验过程】 一、实验步骤 1.将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如图所示。