13.4-實驗：用雙縫干涉測光的波長-習題

9/913.4實驗用雙縫干預測光的波長習題考情分析考試大綱考綱解讀實驗十五用雙縫干預測光的波長二、考點知識梳理實驗目的：1.明確實驗器材的構成及其作用.2.觀察白光及單色光的雙縫干預圖樣.3.測定單色光的波長.實驗原理：圖14-11、光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為單色光，單色光通過單縫后，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干預圖樣，干預條紋可從屏上觀察到.圖樣中相鄰兩條亮(暗)紋間的距離△x與雙縫間的距離d、雙縫到屏的距離L、單色光的波長λ之間滿足.通過測量d、L、Δx就可計算出光的波長.圖14-12、雙縫間的距離d是的，雙縫到屏的距離L可以用________測出，相鄰兩條亮〔暗〕紋間的距離Δx用_________〔如圖實14-1〕測出.測量頭由______、_______、_______等構成.轉(zhuǎn)動手輪，分劃板會左右移動.測量時，應使分劃板中心刻線對齊條紋的_______〔如圖實14-2〕，記下此時手輪上的讀數(shù).圖14-2轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線對齊另一條紋的中心，記下此時手輪上的讀數(shù).圖14-2兩次讀數(shù)________就表示這兩條條紋間的距離.實驗器材：雙縫干預儀、米尺、測量頭.三、考點知識解讀剖析：〔一〕、實驗步驟：①、觀察雙縫干預圖樣：1．如圖實14-3所示，把直徑約10cm、長約1m的遮光簡水平放在光具座上，筒的一端裝有雙縫，另一端裝有毛玻璃屏.圖14-3圖14-32．取下雙縫，翻開光源，調(diào)節(jié)光源的高度，使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮.

3．放好單縫和雙縫，單縫和雙縫間的距離約為5cm～10cm，使縫相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上，這時在屏上就會看到白光的雙縫干預圖樣.

4.在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的雙縫干預圖樣.

5．分別改變?yōu)V光片和雙縫，觀察干預圖樣的變化.②測定單色光的波長：6．雙縫間的距離，用米尺測出雙縫到屏的距離，用測量頭測出相鄰兩條亮(暗)紋間的距離，由，算單色光的波長.為了減小誤差，可測出條亮紋(暗)紋間的距離，那么可以求出相鄰兩條亮〔暗〕紋間的距離.例如，轉(zhuǎn)動測量頭上的手輪，把分劃板上的刻線對準視場左邊的某一亮條紋〔記下讀數(shù)〕，把分劃板向右移動，使之對齊第7條亮條紋〔記下讀數(shù)〕，那么.圖14-4圖14-47．換用不同顏色的濾光片，觀察干預條紋間距的變化，并求出相應色光的波長.〔二〕、本卷須知：1．單縫雙縫應相互平行，其中心位于遮光筒的軸線上，雙縫到單縫的距離應相等.

2．測雙縫到屏的距離，可用米尺測屢次取平均值.

3．測條紋間距時，用測量頭測出條亮〔暗〕紋間的距離，求出相鄰的兩條明〔暗〕紋間的距離.4.雙縫干預儀是比較精密的儀器，應輕拿輕放，不要隨便拆解遮光筒，測量頭等元件。5.濾光片、單縫、雙縫、目鏡等如有灰塵，應用擦鏡紙或干凈軟片輕輕擦去。6.安裝時，注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行。7.光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近。8.調(diào)節(jié)的根本依據(jù)是：照在像屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測量頭與遮光筒不共軸線所致，干預條紋不清晰一般主要原因是單縫與雙縫不平行所致，故應正確調(diào)節(jié)?！踩?、數(shù)據(jù)處理方法單色光波長的求解：范例：用某種單色光做雙縫干預實驗時，雙縫間距離的大小恰好是圖實14-5中游標卡尺的讀數(shù)，雙縫到毛玻璃屏間的距離的大小也由圖實14-6中毫米刻度尺讀出.實驗時先移動測量頭上的手輪，把分化線對準靠近最左邊的一條明條紋〔如圖實14-7所示〕，并記下螺旋測微器的讀數(shù)〔如圖實14-8所示〕，然后轉(zhuǎn)動手輪，把分劃線向右邊移動，直到對準第7條明條紋并記下螺旋測微器的讀數(shù)〔如圖實14-9所示〕，試由以上測量數(shù)據(jù)求該單色光的波長.圖14-5圖14-5圖14-6圖14-6圖14-8圖14-8圖14-9圖14-7由圖實14-5讀得所用雙縫間距d＝0.25mm.

圖實14-6中雙縫的位置，毛玻璃屏的位置，那么雙縫到屏的間距.

圖簡譜14-8和圖14-4-9中手輪的初始讀數(shù)為，轉(zhuǎn)動手輪，分劃板中心刻線移動到第7條線時手輪讀數(shù)，那么相鄰亮條紋間的距離.〔四〕、誤差來源及分析1.光波的波長很小，、的測量對波長的影響很大.2.在測量時，一般用毫米刻度尺，而測量時，用千分尺.3.屢次測量求平均值減小偶然誤差.[例題]現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學元件，要把它們放在圖實14-10所示的光具座上組裝成雙縫干預裝置，用以測量紅光的波長.遮光筒⑴將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學元件，由左至右，表示各光學元件的字母排列順序應為C、_________、A.遮光筒圖14-10圖14-10⑵本實驗的步驟有：①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；②按合理順序在光具座上放置各光學元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；③用米尺測量雙縫到屏的距離；④用測量頭〔其讀數(shù)方法同螺旋測微器〕測量數(shù)條亮紋間的距離.在操作步驟②時還應注意___________________和___________________.圖14-1103530104035圖14-12⑶將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如圖實14-11所示.圖14-1103530104035圖14-12⑷雙縫間距d為2.0×10-4m，測得雙縫到屏的距離l為0.700m，由計算式λ=________，求得所測紅光波長為__________nm【思路點撥】⑴濾光片E是從白光中選出單色紅光，單縫屏是獲取點光源，雙縫屏是獲得相干光源，最后成像在毛玻璃屏.所以排列順序為：、、、、.⑵在操作步驟②時應注意的事項有：放置單縫、雙縫時，必須使縫平行；單縫、雙縫間的距離大約為5cm—10cm；要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一軸線上.⑶螺旋測微器的讀數(shù)應該：先讀整數(shù)刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可動刻度，讀數(shù)為13.870mm.圖中讀數(shù)為2.320mm，所以相鄰條紋間距：⑷由條紋間距公式得：，代入數(shù)值得：.【變式訓練】在?用雙縫干預測光的波長?實驗中，將雙縫干預實驗儀按要求安裝在光具座上〔如圖實14-131〕，并選用縫間距d=0.2mm的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離L=700mm。然后，接通電源使光源正常工作。圖圖14-13①測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同學調(diào)整手輪后，從測量頭的目鏡看去，第1次映入眼簾的干預條紋如圖2〔a〕所示，圖2〔a〕中的數(shù)字是該同學給各暗紋的編號，此時圖2〔b〕中游標尺上的讀數(shù)x1=1.16mm；接著再轉(zhuǎn)動手輪，映入眼簾的干預條紋如圖3〔a〕所示，此時圖3〔b〕中游標尺上的讀數(shù)x2=；②利用上述測量結(jié)果，經(jīng)計算可得兩個相鄰明紋〔或暗紋〕間的距離=mm；這種色光的波長=nm。解析：由游標卡尺的讀數(shù)規(guī)那么可知x2=15.0mm+1×0.02mm=15.02mm；圖2〔a〕中暗紋與圖3〔a〕中暗紋間的間隔為6個，故△x=〔x2-x1〕/6=(15.02-1.16)/6=2.31mm；由△x=Lλ/d可知λ=d△x/L=0.20mm×2.31mm/700mm=6.6×102nm。四、考能訓練A根底達標1.在做雙縫干預實驗時，假設在雙縫后各放置一個偏振片，當兩個偏振片的透振方向相互垂直時()A．光屏上仍有干預條紋，但亮條紋的亮度減小B．光屏上仍有干預條紋，但亮條紋的亮度增大C．干預條紋消失，但仍有光照射到光屏上D．干預條紋消失，光屏上一片黑暗2.關于雙縫干預測光的波長實驗，以下說法正確的是()A．濾光片放在單縫與雙縫之間B．測量?時，分劃板刻線豎直放置C．從第1條到第n條亮紋中央距離為，那么相鄰亮條紋間距為D．換用不同濾光片后應調(diào)節(jié)單、雙縫間距才能看到干預條紋3.用單色光做雙縫干預實驗，以下說法正確的是〔〕A．相鄰干預條紋之間距離相等B．中央明條紋寬度是兩邊明紋寬度的兩倍C．屏與雙縫之間距離減小，那么屏上條紋間的距離增大D．在實驗裝置不變的情況下，紅光的條紋間距小于藍光的條紋間距4.某同學在做雙縫干預實驗時，按要求安裝好實驗裝置，在光屏上卻觀察不到干預圖樣，這可能是因為()A．光源發(fā)出的光束太強B．單縫與雙縫不平行C．沒有安裝濾光片D．光束的中央軸線與遮光筒的軸線不一致，相差較大5.如圖實14-14所示，在“用雙縫干預測光的波長〞實驗中，光具座上放置的光學元件依次為①光源、②______、③______、④______、⑤遮光筒、⑥光屏.對于某種單色光，為增加相鄰亮紋〔暗紋〕間的距離，可采取____________或_____________的方法.圖14-圖14-146.在用雙縫干預測光的波長的實驗中，準備了以下儀器：A．白熾燈 B．雙窄縫片C．單窄縫片D．濾光片E．毛玻璃光屏〔1〕把以上儀器安裝在光具座上，自光源起合理的順序是〔填字母〕_______________．〔2〕在某次實驗中，用某種單色光通過雙縫在光屏上得到明暗相間的干預條紋，其中亮紋、的位置利用測量頭上的分劃板確定，如下列圖.其中表示紋位置〔圖實14-14〕的手輪讀數(shù)為____________mm，紋位置〔圖實14-15〕的手輪讀數(shù)為_____________mm.圖14-14圖14-14圖14-15〔3〕如果上述實驗中雙縫與光屏間距為0.500m，所用的雙窄縫片是相距0.18mm規(guī)格的雙窄縫片，那么實驗中所用單色光的波長為__________μm.〔結(jié)果保存3位有效數(shù)字〕7.如圖實14-16所示,某同學在做“用雙縫干預測光的波長〞實驗時，第一次分劃板中心刻度線對齊條紋中心時(圖a),游標卡尺的示數(shù)為0.03cm,第二次分劃板中心刻度線對齊條紋中心時(圖b),游標卡尺的示數(shù)如圖c所示,雙縫間距離為0.2mm,從雙縫到屏的距離為0.75m.那么圖c中游標卡尺的示數(shù)為____________cm,所測光波的波長為____________nm.圖14-16圖14-168.(1)如圖實14-17所示,在“用雙縫干預測光的波長〞實驗中,光具座上放置的光學元件依次為①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥光屏.對于某種單色光，為增加相鄰亮紋〔暗紋〕間的距離，可采取或的方法。圖14-17圖14-179.用雙縫干預測光的波長.實驗裝置如圖實14-18所示，單縫與雙縫間的距離L1=100mm，雙縫與屏的距離L2=700mm，雙縫間距d=0.25mm.用測量頭來測量亮紋中心的距離.測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構成，轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板左右移動，讓分劃板的中心刻線對準亮紋的中心〔如圖實14-19所示〕，記下此時手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線對準另一條亮紋的中心，記下此時手輪上的讀數(shù).〔1〕分劃板的中心刻線分別對準第1條和第4條亮紋的中心時，手輪上的讀數(shù)如圖實14-20所示，那么對準第1條時讀數(shù)x1=_______mm、對準第4條時讀數(shù)x2=_______mm〔2〕寫出計算波長λ的表達式，λ=_________〔用符號表示〕，λ=_____nm光源光源濾光片單縫雙縫遮光筒屏圖14-18L1L2圖圖14-191515205100202515圖14-20第1條時讀數(shù)第4條時讀數(shù)152051003035404510.在用雙縫干預測光的波長的實驗中：⑴雙縫到光屏之間的距離是600mm，雙縫之間的距離是0.20mm，單縫到雙縫之間的距離是100mm，某同學在用測量頭測量時，先將測量頭目鏡中中看到的分劃板中心刻線對準某條亮紋〔記作第1條〕的中心，這時手輪上的示數(shù)如圖實14-21左圖所示。然后他轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線對準第7條亮紋的中心，這時手輪上的示數(shù)如圖實14-21右圖所示。這兩次示數(shù)依次為_______mm和______mm。由此可以計算出這次實驗中所測得的單色光的波長為_______nm。00101505102530圖圖14-21⑵一下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離A．增大單縫和雙縫之間的距離B．增大雙縫和光屏之間的距離C．將紅色濾光片改為綠色濾光片D．增大雙縫之間的距離圖14-2211.〔09年上海物理〕如圖實14-22圖14-22五、寬乘高〔2023年北京卷21．〕〔1〕在?用雙縫干預測光的波長?實驗中，將雙縫干預實驗儀按要求安裝在光具座上〔如圖1〕，并選用縫間距d=0.2mm的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離L=700=1\*GB3①測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同學調(diào)整手輪后，從測量頭的目鏡看去，第1次映入眼簾的干預條紋如圖2〔a〕所示，圖2〔a〕中的數(shù)字是該同學給各暗紋的編號，此時圖2〔b〕中游標尺上的讀數(shù)x1=1.1