第12章 实验15用双缝干涉测量光的波长

用双缝干涉测光的波长知识元用双缝干涉测光的波长知识讲解一、实验目的观察干涉图样，测定光的波长．二、实验原理双缝干涉中相邻两条明（暗）条纹间的距离△x与波长λ、双缝间距离d及双缝到屏的距离L 满足△x=λ．因此，只要测出△x、d和L，即可求出波长λ．三、实验器材双缝干涉仪（包括光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头）、刻度尺．四、实验步骤1．观察双缝干涉图样①将光源、滤光片、单缝、双缝、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，使双缝与单缝的缝平行，二者间距5～10cm．⑤观察白光的干涉条纹．⑥在单缝和光源间放上滤光片，观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，转动手轮，使分划板中心刻线移动，记下移动的条纹数n和移动后手轮的读数a2，a1与a2之差即n条亮纹的间距．（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．（5）换用不同滤光片，重复实验测量其他单色光的波长．五、注意事项1．安装器材时，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、双缝平行且竖直．2．光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近．3．调节的基本依据是：照在屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头、遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰的主要原因是单缝与双缝不平行．4．光波波长很短，△x、l的测量对波长λ的影响很大，l用毫米刻度尺测量，△x利用测量头测量．可测多条亮纹间距再求△x，采用多次测量求λ的平均值法，可减小误差．例题精讲用双缝干涉测光的波长例1.在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将所用器材按要求安装在如图甲所示的光具座上，然后接通电源使光源正常工作。

实验十五用双缝干预丈量光的波长一、实验目的1．理解双缝干预的原理，能安装和调试仪器．2．察看入射光分别为白光和单色光时双缝干预的图样．l3．掌握利用公式x＝dλ测波长的方法．二、实验原理单色光经过单缝后，经双缝产生稳固的干预图样，图样中相邻两条亮 ( 暗)条纹间的距离 x 与双缝间的距离 d、双缝到屏的距离 l 、单色光的波长λ之间知足λ＝ d·Δx/l .三、实验器械双缝干预仪，即：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、丈量头，此外还有学生电源、导线、刻度尺．附：丈量头的结构及使用如图 1 甲所示，丈量头由分划板、目镜、手轮等构成，转着手轮，分划板会向左右挪动，丈量时，应使分划板的中心刻度对齐条纹的中心，如图乙，记下此时手轮上的读数．而后转动丈量头，使分划板中心刻线与另一条纹的中心对齐，再次记下手轮上的刻度．两次读数之差就表示这两个亮条纹间的距离．图 1实质丈量时，要测出 n 条亮条纹 (暗条纹 )的宽度，设为 a，那么 x＝a. n－1四、实验步骤1．安装仪器(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏挨次安置在光具座上，如图 2 所示．图 2(2)接好光源，翻开开关，使白炽灯正常发光．调理各零件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线抵达光屏．(3)安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝互相平行．2．察看与记录(1)调整单缝与双缝间距为几厘米时，察看白光的干预条纹．(2)在单缝和光源间放上滤光片，察看单色光的干预条纹．(3)调理丈量头，使分划板中心刻度线对齐第 1 条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1；转着手轮，使分划板向一侧挪动，当分划板中心刻度线与第n 条相邻的亮条纹中心对齐|a1－ a2|时，记下手轮上的刻度数a2，则相邻两条纹间的距离x＝.(4)换用不一样的滤光片，丈量其余色光的波长．3．数据办理d用刻度尺丈量出双缝到光屏间的距离l ，由公式λ＝l x 计算波长．重复丈量、计算，求出波长的均匀值．五、偏差剖析测定单色光的波长，其偏差主要由丈量惹起，条纹间距 x 丈量禁止，或双缝到屏的距离测禁止都会惹起偏差，但都属于有时偏差，可采纳多次丈量取均匀值的方法来减小偏差．六、注意事项1．调理双缝干预仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮．2．搁置单缝和双缝时，缝要互相平行，中心大概位于遮光筒的轴线上．3．调理丈量头时，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，转着手轮，使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条纹间的距离．4．不要直接测x，要测多个亮条纹的间距再计算得x，这样能够减小偏差．5．白光的干预察看到的是彩色条纹，此中白色在中央，红色在最外层．记忆口诀亮光源、滤光片，单缝双缝成一线；遮光筒、丈量头，中间有屏把像留；单缝双缝平行放，共轴调整不可以忘；分划线、亮条纹，对齐平行测得准；n条亮纹读尺数，相除可得邻间距；缝距筒长记分明，波长公式要记清 .例 1在“用双缝干预测光的波长”实验中：(1)实验装置采纳双缝干预仪，它由各部分光学元件在光具座上构成，现准备了以下仪器：A. 光源，B. 双缝片，C.单缝片，D.滤光片，E.毛玻璃(此中双缝片和光屏连在遮光筒上)．把以上仪器安装在光具座上时，正确的摆列次序是____________．(2) 对于本实验，正确的说法是()A．实验时应调理各器件共轴，而且单缝和双缝的缝应互相平行B．察看到的白光的干预图样是：能够看到彩色的干预条纹，中央为一条白亮的零级干预条纹；彩色条纹的摆列，以零级亮条纹为中心左右对称，在第一级亮条纹中紫色在最外侧C．看到白光的干预条纹后，在单缝前方放上红色或绿色滤光片，即可看到红黑相间或绿黑相间的干预条纹，且红条纹的间距比绿条纹的间距大D．丈量时应使丈量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数例2 利用双缝干预测定光的波长实验中，双缝间距d＝0.4 mm，双缝到光屏的距离l＝ 0.5 m，用某种单色光照耀双缝获得干预条纹如图 3 所示，分划板在图中A、B地点时游标卡尺读数也如图中所示，则：图 3(1) 分划板在图中A、B 地点时游标卡尺读数分别为x A＝ ______mm ，x B＝ ______mm，相邻两条纹间距x＝ ______mm；(2) 波长的表达式λ＝ ________(用x、 l 、 d 表示 )，该单色光的波长λ＝ ________m；(3) 若改用频次较高的单色光照耀，获得的干预条纹间距将 ________(填“变大”、“不变”或“变小” )．例 3 在察看光的干预现象的实验中，将两片刀片合在一同，在涂有墨汁的玻璃片上划出不一样空隙的双缝；按图 4 所示的方法，让激光束经过自制的双缝．图 4(1)保持缝到光屏的距离不变，换用不一样空隙的双缝，双缝的空隙越小，屏上明暗相间的条纹间距 ________( 选填“越大”或“越小” )；(2)保持双缝的空隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距________(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，用不一样颜色的光做实验，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 ______(选填“大”或“小” )．1．利用图 5 中装置研究双缝干预现象时，下边几种说法中正确的选项是()图 5A．将屏移近双缝，干预条纹间距变窄B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干预条纹间距变宽C．将单缝向双缝挪动一小段距离后，干预条纹间距变宽D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干预条纹间距变窄2．某同学在做双缝干预实验时，按各元件的合理次序正确的安装好实验装置，在光屏上却察看不到干预图样，这可能是因为()A ．光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大B ．没有安装滤光片C．单缝与双缝不平行D．光源发出的光束太强3．如图 6 所示是用双缝干预丈量光的波长的实验设施表示图．图 6(1)图中①是光源，⑤是光屏，它们之间的②③④挨次是________、________、________.(2)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离()A ．增大③和④之间的距离B ．增大④和⑤之间的距离C．将红色滤光片改为绿色滤光片D．增大双缝之间的距离(3)在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是600 mm，双缝之间的距离是0.20 mm ，单缝到双缝之间的距离是100 mm ，某同学在用丈量头丈量时，先将丈量头领镜中看到的分划板中心刻线瞄准某条亮纹(记作第 1 条 )的中心，这时手轮上的示数如图7 甲所示，而后他转动丈量头，使分划板中心刻线瞄准第7 条亮纹的中心，这时手轮上的示数如图乙所示．这两次示数挨次为________mm 和 ________mm ，由此能够计算出此次实验中所测得的单色光的波长为________nm.图74．现有毛玻璃屏它们放在如图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 8 所示的光具座上组装成双缝干预装置，用以丈量红光的波长．图 8(1)将白光光源 C 放在光具座最左端，挨次搁置其余光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母摆列次序应为 C、 ____、 ____、 ____、 A.(2)本实验的步骤有：①取下遮光筒左边的元件，调理光源高度，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮；②按合理的次序在光具座上搁置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；③用刻度尺丈量双缝到屏的距离；④用丈量头 (其读数方法同螺旋测微器)丈量数条亮纹间的距离.在操作步骤②时还应注意__________________________ 和 _______________________. (3)将丈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9 甲所示．而后同方向转动丈量头，使分划板中心刻线与第 6 条亮纹中心对齐，记下此时如图乙所示的手轮上的示数为________mm，求得相邻亮纹的间距x 为________mm.图 9－4(4)已知双缝间距 d 为 2.0× 10m，测得双缝到屏的距离l 为 0.700 m，由计算式λ＝ ________，求得所测红光波长为________nm.5．在“用双缝干预测光的波长”实验中，将双缝干预仪按要求安装在光具座上(如图10 所示 )，并采纳缝间距 d＝ 0.2 mm 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 ＝700 mm. 而后，接通电源使光源正常工作．图 10图 11(1)已知丈量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50 分度．某同学调整手轮后，从丈量头的目镜看去，第 1 次映入眼帘的干预条纹如图11(a)所示，图 (a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图(b) 中游标尺上的读数x1＝ 1.16 mm；接着再转着手轮，映入眼帘的干预条纹如图(c)所示，此时图(d)中游标尺上的读数x2＝ ________ mm ；(2)利用上述丈量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹 )间的距离x＝ ______ mm ；这种色光的波长λ＝ ______ nm.答案讲堂研究 例 1 (1)ADCBE 或 EBCDA (2)ACD例 2(1)11.115.6 0.75(2)d－ 7(3) 变小lx6.0× 10例 3 (1) 越大(2) 越大 (3)小随堂训练1． ABD 2.AC3． (1)滤光片、单缝、双缝 (2)B(3)0.641( 0.±002) 10.293( 0±.002) 5364． (1)E DB (2) 搁置单缝、双缝时，一定使缝平行单缝、双缝间的距离要适合d x(3)13.870 2.310 (4) l6605． (1)15.02 (2)2.31 660。

实验：用双缝干涉测量光的波长一、实验目的(1)观察白光及单色光的双缝干涉图样。

(2)掌握用公式Δx ＝ld λ测定单色光的波长的方法。

二、实验原理1．相邻亮纹(或暗纹)间的距离Δx 与入射光波长λ之间的定量关系推导如图所示，双缝间距为d ，双缝到屏的距离为l 。

双缝S 1、S 2的连线的中垂线与屏的交点为P 0。

对屏上与P 0距离为x 的一点P ，两缝与P 的距离PS 1＝r 1，PS 2＝r 2。

在线段PS 2上作PM ＝PS 1，则S 2M ＝r 2－r 1，因d ≪l ，三角形S 1S 2M 可看做直角三角形。

有：r 2－r 1＝d sin θ(令∠S 2S 1M ＝θ)。

① 另：x ＝l tan θ≈l sin θ②由①②得r 2－r 1＝d x l ，若P 处为亮纹，则d x l ＝±kλ(k ＝0,1,2，…)，解得：x ＝±k l d λ(k ＝0,1,2…)，相邻两亮纹或暗纹的中心间距：Δx ＝l dλ。

2．测量原理由公式Δx ＝ld λ可知，在双缝干涉实验中，d 是双缝间距，是已知的；l 是双缝到屏的距离，可以测出，那么，只要测出相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx ，即可由公式λ＝dl Δx 计算出入射光波长的大小。

3．测量Δx 的方法测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图甲所示，测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与干涉条纹平行，然后转动手轮，使分划板向左(或向右)移动至分划板的中心刻线与条纹的中心对齐，记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出n 个亮纹间的距离a ，则可求出相邻两亮纹间的距离Δx ＝an －1。

三、实验器材双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺。

四、实验步骤1．器材的安装与调整(1)先将光源(线状光源)、遮光筒依次放于光具座上，如图所示，调整光源的高度，使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮。

实验十五用双缝干涉测光的波长一、考情分析考试大纲考纲解读实验十五用双缝干涉测光的波长二、考点知识梳理实验目的：1. 明确实验器材的构成及其作用.2.观察白光及单色光的双缝干涉图样.3.测定单色光的波长.实验原理：1、光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，干涉条纹可从屏上观察到.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之间图实14-1满足.通过测量d、L、Δx就可计算出光的波长.2、双缝间的距离d是已知的，双缝到屏的距离L可以用________测出，相邻两条亮（暗）纹间的距离Δx用_________（如图实14-1）测出.测量头由______、_______、_______等构成.转动手轮，分划板会左右移动. 测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的_______（如图实14-2），记下此时手轮上的读数.转动测量头，使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心，记下此时手轮上的读数.两次读数________就表示这两条条纹间的距离. 实验器材：双缝干涉仪、米尺、测量头.三、考点知识解读 剖析：（一）、实验步骤： ①、观察双缝干涉图样：1．如图实14-3所示，把直径约10cm 、长约1m 的遮光简水平放在光具座上，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，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮.3．放好单缝和双缝，单缝和双缝间的距离约为5 cm ～10 cm ，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. ②测定单色光的波长：6．已知双缝间的距离d ，用米尺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d x lλ=∆，算单色光的波长.为了减小误差，可测出n 条亮纹(暗)纹间的距离a ，则可以求出相邻两条亮（暗）纹间的距离()1x a n ∆=-.图14-2图实14-3例如，转动测量头上的手轮，把分划板上的刻线对准视场左边的某一亮条纹（记下读数1x ），把分划板向右移动，使之对齐第7条亮条纹（记下读数2x ），则216x x x -∆= .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.（二）、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，双缝到单缝的距离应相等.2．测双缝到屏的距离，可用米尺测多次取平均值.3．测条纹间距x ∆时，用测量头测出n 条亮（暗）纹间的距离a ，求出相邻的两条明（暗）纹间的距离()1x a n ∆=- .4.双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒，测量头等元件。

【红对勾 讲与练】 版高考物理总复习 实验十五 用双缝干涉测光的波长课堂检测1．[多选]利用下图中装置研究双缝干涉现象时，下面几种说法中正确的是( )A ．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄B ．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽C ．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D ．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄解析：由条纹间距公式Δx ＝ldλ，d 指双缝间距离，l 是双缝到屏的距离，可知：A 项中l 减小，Δx 变小；B 项中λ变大，Δx 变大；D 项中d 变大，Δx 变小．故A 、B 、D 正确．答案：ABD2．在观察光的双缝干涉现象的实验中：(1)将激光束照在下图乙所示的双缝上，在光屏上观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，在光屏上观察到的条纹宽度将________；保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将________(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)根据Δx ＝l dλ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．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示．(1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点：A ．灯丝与单缝和双缝必须平行放置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以上几点中，你认为正确的是________． (2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图甲所示，该读数为________mm.(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示．则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx 时，测量值________实际值．(填“大于”“小于”或“等于”)解析：(1)为了获得清晰的干涉条纹，A 正确．由干涉现象可知干涉条纹与双缝平行，B 错误．干涉条纹的疏密Δx ＝l dλ与单缝宽度无关，C 错误，D 正确．(2)手轮的读数为(0.5 mm ＋20.0×0.01 mm)＝0.700 mm.(3)条纹与分划板不平行时，实际值Δx 实＝Δx 测cos θ，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4．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，要把它们放在下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．(1)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____________和__________．(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甲所示，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，记下此时图乙中手轮上的示数________mm.求得相邻亮纹的间距Δx 为________mm.解析：(1)单缝与双缝的间距为5～10 cm ，使单缝与双缝相互平行．(2)图甲的读数为2.320 mm ，图乙的读数为13.870 mm ，Δx ＝13.870－2.3206－1mm ＝2.310 mm. 答案：(1)单缝与双缝的间距为5～10 cm 使单缝与双缝相互平行 (2)13.870 2.3105．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题．(1)下图中甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是________．(2)将下表中的光学元件放在图丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长．元件代号A B C D E 元件名称光屏 双缝 白光光源 单缝 透红光的滤光片将白光光源C 放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的排列顺序应为________．(填写元件代号)(3)已知该装置中双缝间距d ＝0.50 mm ，双缝到光屏的距离L ＝0.50 m ，在光屏上得到的干涉图样如图甲所示，分划板在图中A 位置时游标卡尺如图乙所示，则其示数为________mm ；在B 位置时游标卡尺如图丙所示．由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________m.解析：图甲中的条纹间距和宽度相同，是干涉图样，图乙是衍射图样．光源发出的白光，各种频率都有，加上E 后通过的只有红光了，变成单色光，加上D 和B ，就得到两列频率相同、步调一致的相干光，最后放置光屏，干涉条纹呈现在光屏上，所以顺序为CEDBA .B 位置的示数为115.65 mm ，图甲中AB 之间的距离为(115.65－111.10) mm ＝4.55 mm ，则相邻条纹的间距为Δx ＝4.557 mm ，再根据公式Δx ＝L dλ，代入数据得波长为6.5×10－7 m. 答案：(1)甲 (2)CEDBA (3)111.10 6.5×10－7。