实验 用双缝干涉测量光的波长

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实验十五
l 解析 (1)由Δx＝dλ可知d越小，Δx越大． l (2)由Δx＝dλ可知，l越大，Δx越大． l (3)由Δx＝ d λ可知，因蓝色光的波长比红色光的波长小，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
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实验十五
图1 实际测量时，要测出 n 条亮条纹(暗条纹)的宽度，设为 a，那么 Δx＝ a . n－1
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实验十五
l 解析 由条纹间距公式Δx＝ d λ，d指双缝间距离，l是双缝到 屏的距离，可知：A项中l减小，Δx变小；B项中λ变大，Δx 变大；D项中d变大，Δx变小．故A、B、D正确．
答案 ABD
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实验十五
2．某同学在做双缝干涉实验时，按各元件的合理顺序正确的 安装好实验装置，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能 是由于 B．没有安装滤光片 C．单缝与双缝不平行 D．光源发出的光束太强 ( AC ) A．光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大
实验十五
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1．利用图5中装置研究双缝干涉现象时，下面几种说法中正确 的是 ( )
图5 A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄 B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽 C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
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实验十五
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例1 在“用双缝干涉测光的波长”实验中： (1)实验装置采用双缝干涉仪，它由各部分光学元件在光具座上组 成，现准备了下列仪器：A.光源，B.双缝片，C.单缝片，D.滤光 片，E.毛玻璃(其中双缝片和光屏连在遮光筒上)． 把以上仪器安装在光具座上时，正确的排列顺序是______． (2)关于本实验，正确的说法是 ( ) A．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 B．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
图9
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实验十五
(1) 已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有 50 分度．某同 学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第 1 次映入眼帘的干 涉条纹如图 11(a)所示， 图(a)中的数字是该同学给各暗纹的编 号，此时图(b)中游标尺上的读数 x1＝1.16 mm；接着再转动 手轮，映入眼帘的干涉条纹如图(c)所示，此时图(d)中游标尺 上的读数 x2＝________ mm；
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实验十五
(3)在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是 600 mm，双 缝之间的距离是 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 7 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乙所示．这两次示数 依次为________mm 和________mm，由此可以计算出这次实 验中所测得的单色光的波长为________nm.
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实验十五
(3)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，此时手轮上的示数如图9甲所示．然后同方向转 动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时 如图乙所示的手轮上的示数为________mm，求得相邻亮纹的 间距Δx为________mm.
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解析 (1)xA＝11 mm＋1×0.1 mm＝11.1 mm
实验十五
xB＝15 mm＋6×0.1 mm＝15.6 mm xB－xA 15.6－11.1 Δx＝ ＝ mm＝0.75 mm 6 6 l d (2)由Δx＝dλ得λ＝ l Δx － 0.4×10 3 代入数据，得λ＝ ×0.75×10－3 m＝6.0×10－7 m 0.5 l (3)由v＝λf知频率高的单色光波长小，所以根据Δx＝ d λ判断 出干涉条纹间距将变小．
d 答案 (1)11.1 15.6 0.75 (2) l Δx 6.0×10－7 (3)变小
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创新实验示例 例 3 在观察光的干涉现象的实验中，将两 片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上 划出不同间隙的双缝；按图 4 所示的方法， 让激光束通过自制的双缝． (1)保持缝到光屏的距离不变，换用不同间 (选填“越大”或“越小”)；
2．观察与记录
实验十五
(1)调整单缝与双缝间距为几厘米时，观察白光的干涉条纹． (2)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹． (3)调节测量头， 使分划板中心刻度线对齐第 1 条亮条纹的中心， 记下手轮上的读数 a1；转动手轮，使分划板向一侧移动，当分 划板中心刻度线与第 n 条相邻的亮条纹中心对齐时，记下手轮 |a1－a2| 上的刻度数 a2，则相邻两条纹间的距离 Δx＝ . n－1 (4)换用不同的滤光片，测量其他色光的波长． 3．数据处理 d 用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离 l，由公式 λ＝ l Δx 计算波 长．重复测量、计算，求出波长的平均值．
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3．如图 6 所示是用双缝干涉测量光的波长的实验设备示意图．
图6 (1) 图 中 ① 是 光 源 ， ⑤ 是 光 屏 ， 它 们 之 间 的 ②③④ 依 次 是 ________、________、________. (2)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离( 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 )
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实验十五
【实验步骤】
1．安装仪器 (1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图 2 所示．
图2 (2)接好光源，打开开关，使白炽灯正常发光．调节各部件的高度， 使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏． (3)安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝相互 平行．
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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 l Δx＝dλ 得红条纹的间距大于绿条纹间距，C 正确．由于亮、 暗条纹间的界线模糊，为了减少误差，应使分划板的中心刻 线对齐条纹中心再读数，D 正确．
图7
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实验十五
答案
(1)滤光片、单缝、双缝 536
(2)B
(3)0.641(± 0.002)
10.293(± 0.002)
实验十五 随堂训练·能力达标 4．现有毛玻璃屏 A、双缝 B、白光光源 C、单缝 D 和透红光的
滤光片 E 等光学元件， 要把它们放在如图 8 所示的光具座上 组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．
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实验目的 实验原理 实验器材
实验步骤 误差分析 注意事项
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【实验目的】
1．理解双缝干涉的原理，能安装和调试仪器． 2． 观察入射光分别为白光和单色光时双缝干涉的图样． l 3．掌握利用公式 Δx＝ λ 测波长的方法． d
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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
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解析
实验十五
(1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确顺序为：
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【误差分析】
测定单色光的波长，其误差主要由测量引起，条纹间距 Δx 测量不准，或双缝到屏的距离测不准都会引起误差， 但都属于偶然误差， 可采用多次测量取平均值的方法来 减小误差．
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【注意事项】
1．调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发 出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮． 2．放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮 光筒的轴线上．
实验十五
【实验原理】
单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中 相邻两条亮(暗)条纹间的距离 Δx 与双缝间的距离 d、双缝 到屏的距离 l、单色光的波长 λ 之间满足 λ＝d·Δx/l.
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【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． 附：测量头的构造及使用 如图 1 甲所示，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， 应使分划板的中心刻度对齐条纹的中心， 如图乙，记下此时手轮上的读数．然后转动测量头，使分划板中心刻 线与另一条纹的中心对齐，再次记下手轮上的刻度．两次读数之差就 表示这两个亮条纹间的距离．
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3．调节测量头时，应使分划板中心刻线和条纹的中心对齐，记清此时手 轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐， 记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条纹间的距离． 4．不要直接测 Δx，要测多个亮条纹的间距再计算得 Δx，这样可以减小 误差． 5．白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层． 记忆口诀, 亮光源、滤光片，单缝双缝成一线； 遮光筒、测量头，中间有屏把像留； 单缝双缝平行放，共轴调整不能忘； 分划线、亮条纹，对齐平行测得准； n 条亮纹读尺数，相除可得邻间距； 缝距筒长记分明，波长公式要记清.
图8 (1)将白光光源 C 放在光具座最左端，依次放置其他光学元 件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为 C、 ____、____、____、A.
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(2)本实验的步骤有： ①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能沿遮光筒的 轴线把屏照亮； ②按合理的顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心 位于遮光筒的轴线上； ③用刻度尺测量双缝到屏的距离； ④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离. 在 操 作 步 骤 ② 时 还 应 注 意 __________________________ 和 __________________________________．
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(1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA＝ ________mm，xB＝________mm，相邻两条纹间距Δx＝ ________mm； (2)波长的表达式λ＝________(用Δx、l、d表示)，该单色光的 波长λ＝________m； (3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将 ________(填“变大”、“不变”或“变小”)．
实验十五
图4
隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距_________ (2)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”)； (3)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”)．
图 11 (2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距 离 Δx＝______ mm；这种色光的波长 λ＝______ nm.
答案 (1)ADCBE或EBCDA (2)ACD
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例 2
实验十五
利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距 d
＝0.4 mm，双缝到光屏的距离 l＝0.5 m，用某种单色 光照射双缝得到干涉条纹如图 3 所示，分划板在图中 A、B 位置时游标卡尺读数也如图中所示，则：
图3
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