高考物理二轮复习光学专题实验_双缝干涉测定光的波长讲义

实验——双缝干涉测定光的波长
实验目的：
了解光波产生稳定的干涉现象的条件；观察双缝干涉图样；测定单色光的波长。

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）纹间的距离△x 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。

实验器材：双缝干涉仪、米尺、测量头。

实验步骤：
（1）如图所示，把直径约10cm、长约1m的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏；
（2）取下双缝，打开光源，调节光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮；
（3）放好单缝和双缝，单缝和双缝间距离约为5cm～10cm，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时在屏上就会看到白光的双缝干涉图样；
（4）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的双缝干涉图样；
（5）分别改变滤光片和双缝，观察干涉图样的变化；
（6）已知双缝间的距离d，测出双缝到屏的距离L，用测量头测出相邻两条亮（暗）纹间的距离△x，由计算单色光的波长。

为了减小误差，可测出n条亮（暗）间的距离a，则；（7）换用不同颜色的滤光片，观察干涉条纹间距的变化，并求出相应色光的波长。

注意事项：
（1）单缝双缝应相互平行，其中心位于遮光筒的轴线上，双缝到屏的距离应相等；
（2）测双缝到屏的距离L可用米尺测多次，取平均值；
（3）测条纹间距△x时，用测量头则出n条亮（暗）间的距离a，再求出相邻的两条明（暗）纹间的距离,可以减小误差。

21．（1）某同学利用双缝干涉实验装置测定某一光的波长，已知双缝间距为d，双缝到屏的距离为L，将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，并将该条纹记为第一亮条纹，其示数如图所示，此时的示数x1= mm。

然后转动测量头，使分划板中心刻线与第n亮条纹的中心对齐，测出第n亮条纹示数为x2。

由以上数据可求得该光的波长表达式λ=（用给出的字母符号表示）。

答： 0.776mm
12．在杨氏双缝干涉实验中，如果（ B D ）
（A）用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹
（B）用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹
（C）用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹
（D）用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹
解析：白光作杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错；用红光作光源，屏上将呈现红色两条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，B对；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错；紫光作光源，遮住一条狭缝，屏上出现单缝衍射条纹，即间距不等的条纹，D对。

13．在《用双缝干涉测光的波长》的实验中，装置如图（4），双缝间的距离d=3mm
（1）若测定红光的波长，应选用色的滤光片，实验时需要测定的物理量有：和。

（2）若测得双缝与屏之间距离0.70m，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0.500mm）观察第1条亮纹的位置如图5（a）所示，观察第5条亮纹的位置如图5（b）所示，则可求出红光的波长= m.（保留一位有效数字）解;（1）红、双缝到屏的距离L和n条条纹间距a。

（2）
由读数得
则
由公式
图中为“双棱镜干涉”实验装置，其中 s 为单色光源，A为一个顶角略小于180°的等腰三角形棱镜，P为光屏。

s位于棱镜对称轴上，屏与棱镜底边平行。

调节光路，可在屏上观察到干涉条纹。

这是由于光源s发出的光经棱镜作用后，相当于在没有棱镜时，两个分别位于图中s1和s2位置的相干波源所发出的光的叠加。

（s1和s2的连线与棱镜底边平行。

）已知s1和s2的位置可由其它实验方法确定，类比“双缝干涉测波长”的实验，可以推测出若要利用“双棱镜干涉”测量光源s发出的单色光的波长时，需要测量的物理量是：
，和。

答：s1与s2间的距离 s1（或s2）与光屏间的距离干涉条纹间距。