新课改瘦专用2025版高考物理一轮复习第十四章第4节实验：用双缝干涉实验测量光的波长学案含解析.docVIP

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第4节试验：用双缝干涉试验测量光的波长

一、试验目的

1．理解双缝干涉试验原理。

2．视察双缝干涉图样，驾驭试验方法。

3．测定单色光的波长。

二、试验原理

相邻两条亮条纹间距Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2间距d及双缝与屏的距离l满意关系式为：Δx＝eq\f(l,d)λ。

三、试验器材

双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺。

四、试验步骤

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。

(2)接好光源，打开开关，调整各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏。

(3)安装单缝和双缝，留意使双缝和单缝的缝平行，并尽量使它们的中心位于遮光筒的轴线上。

2．视察与记录

(1)调整单缝与双缝间距为几厘米时，视察白光的干涉条纹。

(2)在单缝和光源间放上滤光片，视察单色光的干涉条纹。

(3)调整测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，登记手轮上的读数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，登记手轮上的刻度数a2，则相邻两条纹间的距离Δx＝eq\f(|a1－a2|,n－1)。

(4)换用不同的滤光片，测量其他色光的波长。

五、数据处理

用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l，由公式Δx＝eq\f(l,d)λ得λ＝eq\f(d,l)Δx计算波长，重复测量、计算，求出波长的平均值。

[基础考法]

1．在“用双缝干涉试验测量光的波长”的试验中，试验装置如图甲所示。

(1)某同学以线状白炽灯为光源，对试验装置进行调整并视察了试验现象后，总结出以下几点，正确的是________。

A．灯丝与单缝和双缝必需平行放置

B．干涉条纹与双缝垂直

C．干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关

D．干涉条纹的间距与光的波长有关

(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为________mm。

(3)假如测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示。则在这种状况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值________实际值。(选填“大于”“小于”或“等于”)

解析：(1)为了获得清楚的干涉的亮条纹，A正确；干涉条纹与双缝平行，B错误；干涉条纹的间距Δx＝eq\f(l,d)λ与单缝宽度无关，与光的波长有关，C错误，D正确。

(2)手轮的读数为0.5mm＋20.0×0.01mm＝0.700mm。

(3)条纹与分划板不平行时，实际值Δx实＝Δx测cosθ，θ为条纹与分划板间的夹角，故Δx实Δx测。

答案：(1)AD(2)0.700(3)大于

2．在视察光的双缝干涉现象的试验中：

(1)将激光束照在如图乙所示的双缝上，在光屏上视察到的现象是图甲中的________。

(2)换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上视察到的条纹宽度将________；保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝的距离，在光屏上视察到的条纹宽度将________(以上均选填“变宽”“变窄”或“不变”)。

解析：(1)双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹，A图正确。

(2)依据Δx＝eq\f(l,d)λ知，双缝间的距离d减小时，条纹间距变宽；当双缝到屏的距离l减小时，条纹间距变窄。

答案：(1)A(2)变宽变窄

3．(2015·全国卷Ⅰ)在双缝干涉试验中，分别用红色和绿色的激光照耀同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1________Δx2(选填“”“＝”或“”)。若试验中红光的波长为630nm，双缝与屏幕的距离为1.00m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm，则双缝之间的距离为________mm。

解析：由公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，Δx1＞Δx2。相邻亮条纹之间的距离为Δx＝eq\f(10.5,5)mm＝2.1mm，双缝间的距离d＝eq\f(lλ,Δx)，代入数据得d＝0.300mm。

答案：0.300

4．在“用双缝干涉试验测量光的波长”试验中，将双缝干涉试验仪按要求安装在光具座上，如图甲所示，并选用缝间距d＝0.2mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l＝700mm。然后，接通电源使光源正常工作。

(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数x1＝1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数x