用双缝干涉测光的波长

折射、全反射中的光路问题
18、如图所示，透明介质球的半径为R，光 线DC平行于直径AB射到介质球的C点，DC 与AB的距离H=0.8R。 （1）试证明：DC光线进入介质球后，第一 次再到达介质球的界面时，在界面上不会发 生全反射。（要求说明理由） （2）若DC光线进入介质球后， 第二次再到达介质球的界面时， 从球内折射出的光线与入射光 线平行，求介质的折射率。
三棱镜的色散问题
（ BC ）2、如图所示，两束单色光 a、b分别照射到玻璃三棱镜AC面上， 穿过三棱镜后互相平行，则 A．a光频率高 B．b光频率高 C．a光穿过棱镜时间短 D．b光穿过棱镜时间短
( C ) 3、如图所示,将半圆形玻璃砖放在竖直面内, 它左方有较大的光屏P,线光源S可沿玻璃砖圆 弧移动,它发出的光束总是射向圆心O.若S从 图中A向B处移动,在P上先看到七色光带,以后 各色光陆续消失.则此七色光带从下到上的排 列顺序以及最早消失的光是 A.红光→紫光,红光 B.紫光→红光,红光 C.红光→紫光,紫光 D.紫光→红光,紫光
六、误差分析
1．双缝到屏的距离L的测量存在误差． 2．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．
【例1 】
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. ③用刻度尺测量双缝到光屏间距离L(d是已知的)． ④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．
2．数据处理
(1)条纹间距的计算：Δx＝
(2)波长计算：λ＝ (3)计算多组数据，求λ的平均值．
别如图5中B、C所示（游标卡尺为10分度），则图
B对应的读数为 m，图C对应的读数为 m. 用刻度尺量得双缝到屏的距离为60.00 cm，由双 缝上标示获知双缝间距为0.2 mm，则发生干涉 的光波波长为 m.
图5 在实验中，若经粗调后透过测量头上的目镜观
察，看不到明暗相间的条纹，只看到一片亮区， 造成这种情况的最可能的原因是 解析 图B对应读数为1.94×10-2 m .
用双缝干涉测光的波长
一、实验目的
观察白光、单色光的干涉图样，测定单色光的波长．
二、实验原理
双缝干涉条纹间距 公式Δx＝
三、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.
测量头的构造及使用：
游标 卡尺
如图所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手 轮，分划板会向左右移动，测量时，应使分划板中心刻度 对齐条纹的中心，如图1（乙），记下此时手轮上的读数. 两次读数之差就表示这两条条纹间的距离. 实际测量时，测出要数n条明纹（暗纹）的宽度，设为a，
10.293 536
（3）0.641
【例2 】 在利用双缝干涉测定光波波长时，首先
调节光源、滤光片、单缝和双缝的中心均位于 遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直并 且互相平行，当屏上出现了干涉图样后，用测 量头上的游标卡尺去测量，转动手轮，移动分
划板使分划中心刻线与某条明纹中心齐时（如
图实 4A 所示）将此明纹记为 1 ，然后再转动手 轮，分划板中心刻线向右移动，依次经过 2 、 3 ……明纹，最终与明纹 6 中心对齐，分划板中 心刻线与明纹 1 和明纹 6 对齐时游标卡尺示数分
五、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．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所致；干涉条纹不清晰的一般原因是单 缝与双缝不平行所致，故应正确调节．
正确. （3）亮条纹在读数时由螺旋测微器原理知图甲读 数为0.641 mm，图乙读数为10.293 mm. 由 x a 1.608 7 mm n 1 d 2 104 得 x 1.608 7 103 m 5.36107 m l 0.6 536nm.
答案
（1）滤光片单缝双缝（2）B
mm
mm，由此可以计算出这次实验中所测得 nm.
的单色光的波长为
图4 解析 （1）在用光的干涉测波长的实验中，光
具座上从左向右依次是光源、滤光片、单缝、双 缝、遮光筒、光屏和测量头.
l 可知，当增大双缝到光屏间的 d 距离l或减小双缝之间的距离d或增大光的波长λ 时，
（2）由 x
光屏上相邻两条亮纹之间的距离将增大.故选项B
干涉、衍射问题
（ BD ）9、物理学家托马斯· 杨最先验证了光的 干涉现象，实验装置如图甲所示， M为竖直（水平） 的线光源a（b），N和O均为有狭缝的遮光屏、P像 屏，下列说法正确的是 A．若M选a（竖直线光源），N应选图乙中的3，O 应选图甲中的4，干涉图样为图乙5 B．若M选a（竖直线光源），N应选图乙中的1，O 应选2，干涉图样为图乙6 C．若M选b（水平线光源），N应选图乙中的1，O 应选2，干涉图样为图乙6 D．若M选b（水平线光源）， N应选图乙中的3，O应选4， 干涉图样为图乙5
折射、全反射问题
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4、如图，置于空气中的一不透明容器中盛满某 种透明液体。容器底部靠近器壁处有一竖直放置 的6.0cm长的线光源。靠近线光源一侧的液面上 盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等 高的望远镜，用来观察线光源。开始时通过望远 镜不能看到线光源的任何一部分。将一光源 沿容器底向望远镜一侧 平移至某处时，通过望 远镜刚好可能看到线光 源底端。再将线光源沿同一方向移动8.0cm，刚 好可以看到其顶端。求此液体的折射率n。
单缝与双缝不平行
有大气，看到太阳更早 没有大气，将迟一些看到太阳
如果有一条圆柱形的光导纤维,长为L,它的玻璃芯的 折射率为n1,外层材料的折射率为n2,光在空气中 传播的速度为c,图中所标的φ为全反射的临界角, 其中sin φ= n2 , 则光从它的一端射
n1
入后从另一端射出所需的最长时间t为多少？
调节单缝、双缝、遮光筒、测量头的 中心线共轴
④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． ⑤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 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
如图3所示是双缝干涉测光的波长的
实验设备示意图.
图3 (1)图中①是光源，⑤是光屏，它们之间的②③ ④依次是 之间的距离 、 是 . （ ） (2)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹
A.增大③和④之间的距离
B.增大④和⑤之间的距离 C.将红色滤光片改为绿色滤光片 D.增大双缝之间的距离 （3）在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离
图C对应读数为2.84×10-2 m l 根据公式 x d
3 2
1 0.2 10 (2.8410 1.9410 ) xd 5m l 60.00102
2
=6.00×10-7 m
若粗调后看不到干涉条纹，只看到一片亮区，则
最可能的原因是单缝与双缝不平行. 答案 1.94×10-2 2.84×10-2 6.00×10-7
是600 mm，双缝之间的ห้องสมุดไป่ตู้离是0.20 mm，单缝
到双缝之间的距离是100 mm，某同学在用测量 头测量时，先将测量头目镜中看到的分划板中心 刻线对准某条亮纹（记作第1条）的中心，这时手 轮上的示数如图4甲所示，然后他转动测量头，使 分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心，这时手轮
上的示数如图4乙所示.这两次示数依次为 和
a 那么 x . n 1
四、实验操作
1．实验步骤 (1)观察双缝干涉图样 ①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图 所示．
▲放置顺序
滤光片：获得单色光
▲各部分的作用： 单缝：获得线光源 双缝：获得相干光
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．
折射、全反射中的光路问题 如图，一个三棱镜的折射率n= 2 ，其 截面为直角三棱镜。一条单色光线从空气 垂直边入射，该光线的出射光线有几条？ A.2条 B.3条
C
A
30° C B
C.4条
D.1条
折射、全反射问题 （ D ）6、一块透明的光学材料，AB为
其一个端面，建立平面直角坐标系如图甲所 示，设该光学材料的折射率沿y轴正方向 （即BA方向）均匀减小，有一光线PO从空 中以某一入射角射向O点，并进入该材料内 部，则该光线在光学材料内部可能的传播路 径是图乙中的