2020_2021学年高中物理第十三章光4实验：用双缝干涉测量光的波长课件新人教版选修3_4

解析：(1)若测红光波长，则应选红色滤光片，因为红色滤光片 能透过红光．
(2)由题图可知，第 1、5 条条纹间距 Δs＝0.650 mm，所以相邻 两条条纹的间距为 Δx＝5Δ－s1＝0.6450 mm＝0.163 mm
根据 Δx＝dl λ 得 λ＝Δxl d＝0.163×100－.37×3×10－3 m＝7×10－7 m. 答案：(1)红 (2)7×10－7
4．实验：用双缝干涉测量光的波长
实验目的 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．掌握用公式 Δx＝dl λ 测定单色光的波长的方法．
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 OP0＝l.相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是 Δx＝dl λ.
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＝|an2－－1a1|. (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．
(3)把各数据代入波长公式，有：λ＝0.300×130×－3×1.270.56×10－3 m
＝6.30×10－7 m＝630 nm.
【答案】
(1)B
Δxd (2)n－1l
(3)630
类型二 实验数据处理 【例 2】 用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离 d ＝0.20 mm，双缝到毛玻璃屏间的距离 L＝75.0 cm，如图甲所示，实验 时先转动如图乙所示的测量头上的手轮，使与游标卡尺相连的分划线 对准如图丙所示的第 1 条明条纹中心，此时卡尺的主尺和游标尺的位 置如图戊所示，则游标卡尺
类型一 实验装置与原理 【例 1】 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___B___． A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动 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 _n_Δ－_纹x_d1_(到3_l)_某第_.次n测条量暗时条，纹选之用的间双的缝距的离间为距Δ为x ，0.3则00单m色m光，的测波得长屏与λ ＝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__6_3_0__nm(结果保留 3 位有效数 字)．
【解析】 (1)Δx＝λdl，因为 Δx 越小，目镜中观察到的条纹数
越多，将单缝向双缝靠近，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＝nΔ－x1，由公式得 Δx0＝dl
λ，所以 λ＝nΔ－xd1l.
答案：(1)越大 (2)越大 (3)小
3．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如图所示．双 缝间的距离 d＝3 mm.
(1)若测定红光的波长，应选用___红_____色的滤光片．
(2)若测得双缝与屏之间的距离为 0.70 m，通过测量头(与螺旋 测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退 0.500 mm)观 察第 1 条亮纹的位置如图甲所示，观察第 5 条亮纹的位置如图乙所 示，则可求出红光的波长 λ＝_7_×__1_0_－_7_m．(保留一位有效数字)
A．干涉条纹消失 B．彩色条纹中的红色条纹消失 C．中央条纹变成暗条纹 D．中央条纹变成红色
答案：D
2．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；按如图所示的方法，让 激光束通过自制的双缝．
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ (1)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__越__大____(选填“越大”或“越 小”)．
的读数 x1＝___0__.3___ mm，然后再转
动手轮，使与游标卡尺相连的分划线 向右边移动，直到对准第 5 条明条纹 中心，如图丁所示，此时卡尺的主尺 和游标尺的位置如图己所示，则游标
卡尺的读数 x2＝___9_._6___ mm，由以
上已知数据和测量数据，该单色光的
波长是___6_._2_×__1_0_－_4___mm.
【解析】 (1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为 光源、滤光片、单缝、双缝、屏，因此应填：E、D、B.
(2)单缝与双缝的间距为 5～10 cm 使单缝与双缝相互平行． 【答案】 (1)EDB (2)单缝与双缝的间距为 5～10 cm 使单 缝与双缝相互平行
1．用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝 之间加上红色滤光片后( )
(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___越__大___(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___小_____(选填“大”或“小”)．
解析：(1)根据 Δx＝dl λ 知，d 越小，Δx 越大；(2)l 越大，Δx 越 大；(3)红色光的波长长，蓝色光的波长短，根据 Δx＝dl λ 知，用蓝 色光照射条纹间距比用红色光小．
(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、__E_D__B___、A.
(2)本实验的实验步骤有： ①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮 光筒轴线把屏照亮； ②按合理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用米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_单__缝__与__双__缝__的__间__距__为__5_～__1_0__c_m_____ 和_使__单__缝__与__双__缝__相__互__平__行__________．
＝
9.6－0.3×0.2 4×750
mm＝6.2×10－4 mm.
【答案】 0.3 9.6 6.2×10－4
类型三 实验操作与误差分析 【例 3】 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．
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．
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．
(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．
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．
【解析】 图戊的示数主尺为 0 mm；游标尺的第 3 刻度与上
面对齐，读数为 0.1×3 mm＝0.3 mm，总读数为 0.3 mm；图己的示
数主尺为 9 mm；游标尺的第 6 刻度与上面对齐，读数为 0.1×6 mm
＝0.6
mm，总读数为
9.6
mm.根据
Δx ＝ Ld λ
得
，
λ
＝
x2－x1d 4L