备战2025年高考物理考点一遍过考点70实验：用双缝干涉测光的波长含解析.docVIP

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试验：用双缝干涉测光的波长

一、试验：用双缝干涉测光的波长

1．试验原理

照试验原理图甲所示，电灯发出的光，经过滤光片后变成单色光，再经过单缝S时发生衍射，这时单缝S相当于一个单色光源，衍射光波同时到达双缝S1和S2之后，S1、S2双缝相当于两个步调完全一样的单色相干光源，相邻两条明（暗）条纹间的距离Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2间距离d及双缝与屏的距离l有关，其关系式为：，因此，只要测出Δx、d、l即可测出波长λ。

两条相邻明（暗）条纹间的距离Δx用测量头测出。测量头由分划板、目镜、手轮等构成。照试验原理图乙所示。

2．试验器材

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。

3．试验步骤

（1）视察双缝干涉图样

①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，照试验原理图丁所示。

②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。

③调整各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏。

④安装双缝和单缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝平行，二者间距约5cm~10cm。

⑤在单缝和光源间放上滤光片，视察单色光的干涉条纹。

（2）测定单色光的波长

①安装测量头，调整至可清楚视察到干涉条纹。

②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，登记手轮上的读数，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心，登记此时手轮上的读数；将该条纹记为第n条亮纹，测出n个亮条纹间的距离a，则相邻两亮条纹间距。

③用刻度尺测量双缝到光屏间距离l（d是已知的）。

④重复测量、计算，求出波长的平均值。

二、试验中的留意事项

1．数据处理

（1）条纹间距的计算：移动测量头的手轮，分划板中心刻线在第1条亮纹中心时读数为a1，在第n条亮纹中心时读数为an，则。

（2）依据条纹间距与波长的关系得，其中d为双缝间距，l为双缝到屏的距离。

（3）测量时需测量多组数据，求λ的平均值。

2．留意事项

（1）调整双缝干涉仪时，要留意调整光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。

（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。

（3）调整测量头时，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，登记此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条纹间的距离。

（4）不要干脆测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）白光的干涉视察到的是彩色条纹，其中白色在中心，红色在最外层。

3．误差分析

（1）双缝到屏的距离l的测量存在误差。

（2）测条纹间距Δx带来的误差：

①干涉条纹没有调整到最清楚的程度。

②误认为Δx为亮（暗）条纹的宽度。

③分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心。

④测量多条亮条纹间的距离时读数不精确，此间距中的条纹数未数清。

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成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。

（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依次为C、、A。

（2）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2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，登记此时图3中手轮上的示数mm。

（3）已知双缝间距d为2.0×10﹣4m，测得双缝到屏的距离L为0.700m，由计算式λ=，求得所测红光波长为nm。

【参考答案】（1）EDB（2）13.870（3）660

【具体解析】（1）为获得单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝，即E、D、B。

（2）螺旋测微器固定刻度读数为13.5mm，可动刻度读数为37.0×0.01mm，两者相加为13.870mm。

图2的读数为：2.320mm，所以。

（3）依据知，，代入数据得。

【名师点睛】此题是对双缝干涉试验的考查；解决本题的关键是知道试验的原理及试验的装置图，驾驭条纹的间距公式，，以及会对螺旋测微器的正确读数。

1．（2024·浙江省名校协作体高三上学期9月联考）某同学在做“用双缝干涉测量光的波长”的试验中，试验装置如图1所示。

某同学经过粗略的调试后，出现了干涉图样，但不够清楚，以下调整做法正确的是______。

A．旋转测量头

上下拨动金属拨杆

C．左右拨动金属拨杆

前后拨动金属拨杆

该同学通过测量头的目镜视察单色光的干涉图样时，发觉里面的亮条纹与分划板竖线