2021高中物理人教版选修3-4课件：第十三章 第4节 实验：用双缝干涉测量光的波长

04
实验：用双缝干涉测量光的波长
题型1ꢀꢀ实验目的和实验原理
1．[四川遂宁2018高二下期末]如图所示是双缝干涉实验，使用波长为600ꢀnm的橙色光照射时，在光屏上的P点和P点上方的P点恰好形成两列相邻的亮条纹．若用波长为400ꢀnm的紫光重复上述001
实验，则P点和P点形成的明暗条纹情况是(ꢀꢀ)B
01
A．P点和P点都是亮条纹
01
B．P点是亮条纹，P点是暗条纹
01
C．P点和P点都是暗条纹
01
D．橙光的相邻亮条纹间距小于紫光的相邻亮条纹间距
解析
ꢀꢀ
2．(多选)图中给出了用“双缝干涉测量光的波长”实验示意图，双缝S和S间距为0.80ꢀmm，双缝到屏
12
的距离为0.80ꢀm，波长为500ꢀnm的单色平行光垂直入射到双缝S和S上，在屏上形成干涉条纹，中心
12
轴线OO′上方第一条亮纹中心位置在P处，第三条亮纹中心位置在P处，现有1号、2号虫子分别从S和
121 S出发，以相同速度沿垂直屏方向飞行，1号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到P，2号虫子到达屏后，沿21
，假定两只虫子爬行速度均为1×10－3ꢀm/s，正确的是(ꢀAꢀB)
屏直线爬行到P
2
A．1号虫子运动路程比2号短
B．两只虫子运动的时间差为0.2ꢀs
C．两只虫子运动的时间差为1.0ꢀs
D．已知条件不够，两只虫子运动的时间差无法计算
解析
根据双缝干涉相邻亮纹间距公式Δx＝lλ/d得出相邻亮条纹间距为0.5ꢀmm，则P1、P2
在屏上到O′点的距离分别为0.5ꢀmm、1.5ꢀmm，那么1号虫子从S1到P1的路程为800.9ꢀ
mm，2号虫子从S2到P2的路程为801.1ꢀmm，故A正确；两虫子路程差为0.2ꢀmm，可
得运动的时间差为0.2ꢀs，故B正确，C、D错误．
题型2ꢀꢀꢀ实验步骤和注意事项
3．[吉林蛟河一中2019高二下月考]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
在如图甲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．
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ甲ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ乙ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ丙
(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.
(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________和________．
(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乙所示．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，记下此时如图丙手轮上的示数________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为
________mm.
(4)已知双缝间距d为2.0×10－4ꢀm，测得双缝到屏的距离L为0.700ꢀm，由计算式λ＝________，求得所测红光波长为
________nm.
解析
4．[湖北重点中学2019高二下期中联考]利用双缝干涉测光的波长实验中，双缝间距d＝0.4ꢀmm，双缝到光屏的距离l＝0.5ꢀm，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图甲所示，分划板在图甲中A、B位置时游标卡尺读数如图乙所示，则：
(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”)．
解析
(1)11.1ꢀ15.6ꢀ0.75ꢀ(2)ꢀΔxd/lꢀꢀꢀꢀꢀꢀ6×10－7ꢀ(3)变小
5．[四川广元2019高二下期中]用双缝干涉测光的波长，实验装置如图甲所示，已知单缝与双缝间的距离L1＝100ꢀmm，双缝与屏的距离L2＝700ꢀmm，双缝间距d＝0.25ꢀmm.用测量头来测量亮纹中心的距离．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，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心如图乙所示，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数．
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
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(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图丙所示，则对准第1条时读数x1＝2.190ꢀmm、对准第4条时读数x2＝________mm.(2)根据以上条件，可算出这种光的λ＝
________nm(保留三位有效数字)．
(3)在双缝干涉实验中发现条纹太密，难以测量，下列操作中可以使条纹变稀疏的是(ꢀꢀꢀꢀ)．
A．改用波长较短的光(如紫光)做入射光ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀB．增大双缝到屏的距离
C．减少双缝间距ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀD．增大双缝间距
解析(1)7.870ꢀ(2)675ꢀ(3)BC。