实验：用双缝干涉测光的波长

实验：用双缝干涉测光的波长实验用双缝干涉测光的波长实验：用双缝干涉测光的波长1．理解双缝干涉的原理，能安装和调试仪器．2．观察入射光分别为白光和单色光时双缝干涉的图样．3．掌握用公式Δx＝ldλ测波长的方法．实验：用双缝干涉测光的波长单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光的波长λ之间满足λ＝d·Δx/l.实验：用双缝干涉测光的波长双缝S1S2屏幕△x△x★我们所说的亮纹是指最亮的地方，暗纹是最暗的地方，从最亮到最暗有一个过渡，条纹间距实际上是最亮和最亮或最暗和最暗之间的距离。1、什么是干涉条纹的间距?实验：用双缝干涉测光的波长附：测量头的构造及使用如图甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会向左右移动，测量时，应使分划板中心刻度对齐条纹的中心，如图乙所示，记下此时手轮上的读数．实验：用双缝干涉测光的波长两次读数之差就表示这两条条纹间的距离．实验测量，要数n条明纹(暗纹)的宽度设为a，那么Δx＝an－1.实验：用双缝干涉测光的波长双缝干涉仪即：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．实验：用双缝干涉测光的波长1．观察双缝干涉图样(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。图2实验：用双缝干涉测光的波长(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)安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5～10cm，这时，可观察白光的干涉条纹．(5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．实验：用双缝干涉测光的波长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，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央，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮纹。则相邻两条纹间的距离(3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)。由公式计算波长.重复测量、计算，求出波长的平均值.(4)换用不同的滤光片，测量其它色光的波长..121naaxxld实验：用双缝干涉测光的波长(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晰的程度。②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。③测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清。实验：用双缝干涉测光的波长1．实验时应调整光源、单缝、双缝和光屏、测量头共轴，单缝和双缝安装时应竖直且相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上.若不共轴或单缝与双缝不平行则会引起干涉条纹亮度小，不清晰，不便于观察和测量．2．分划板上的刻线应与干涉条纹的亮(暗)线平行，否则会增大测量结果的误差．3．双缝、测量头安装到遮光筒上时要装到底，使各部件的定位面紧密吻合，否则影响测量结果．实验：用双缝干涉测光的波长题型一对实验原理、步骤、数据测量的考查[例1]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．图3实验：用双缝干涉测光的波长(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顺序应为C、________、A.(2)本实验的步骤有：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；实验：用双缝干涉测光的波长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__________________________________________________．实验：用双缝干涉测光的波长(3)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4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.图4实验：用双缝干涉测光的波长(4)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.实验：用双缝干涉测光的波长[解析](1)滤光片E是从白光中选出单色红光，单缝屏是获取线光源，双缝屏是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏．所以排列顺序为：C、E、D、B、A.(2)在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间距离大约为5～10cm；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上．(3)螺旋测微器的读数应该：先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度，图乙读数为13.870mm，图甲读数为2.320mm，所以相邻条纹间距实验：用双缝干涉测光的波长Δx＝13.870－2.3205mm＝2.310mm.(4)由条纹间距离公式Δx＝ldλ得：λ＝dΔxl，代入数值得：λ＝6.6×10－7m＝6.6×102nm.实验：用双缝干涉测光的波长题后反思双缝干涉是光具有波动性的有力的实验证据．通过对干涉图样的观察、测量与有关计算分析，让学生建立牢固的波的形象的概念．实验：用双缝干涉测光的波长变式1—1(2009·北京高考)在《用双缝干涉测光的波长》实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图5)，并选用缝间距d＝0.20mm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．图5实验：用双缝干涉测光的波长图6图7实验：用双缝干涉测光的波长①已知测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，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图6(a)所示，图6(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图6(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7(a)所示，此时图7(b)中游标尺上的读数x2＝________mm；②利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx＝________mm；这种色光的波长λ＝________nm.实验：用双缝干涉测光的波长解析：本题考查双缝干涉测量波长实验的基本操作和计算，意在考查考生实验能力，包括掌握实验原理、会使用测量工具和处理实验数据等．由图知，4号条纹移动了6个条纹间距的宽度，则有Δx＝15.02－1.166＝2.31(mm)；再由Δx＝ldλ，可求出λ＝0.2×2.31700mm＝6.6×102nm.答案：①15.02②2.316.6×102实验：用双缝干涉测光的波长1．先后用两种不同的单色光，在相同的条件下用同一双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大的那种单色光比另一种单色光()A．在真空中的波长较短B．在玻璃中传播速度较大C．在玻璃中传播时，玻璃的折射率较大D．其光子的能量较小答案：BD实验：用双缝干涉测光的波长2．某同学按实验装置安装好仪器后，观察光的干涉现象，获得成功，若他在此基础上对仪器的安装做如下改动，仍能使实验成功的是()A．将遮光筒内的光屏，向靠近双缝的方向移动少许，其他不动B．将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动C．将单缝向双缝移动少许，其他不动D．将单缝与双缝的位置互换，其他不动实验：用双缝干涉测光的波长答案：ABC解析：双缝发生干涉，而单缝发生衍射，故D错；由Δx＝ldλ知．改变双缝到屏的距离l仍能得清晰条纹，只不过条纹间距变化，故A正确；单缝与双缝之间距离对干涉无影响，故C正确；滤光片的作用是得到相干单色光，在单缝前还是在单、双缝之间不影响干涉，故B正确．实验：用双缝干涉测光的波长3．如图8所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件如下图所示，则图8实验：用双缝干涉测光的波长(1)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．将红色滤光片改为绿色滤光片B．增大双缝之间的距离C．减小④和⑥之间的距离D．增大④和⑥之间的距离实验：用双缝干涉测光的波长(2)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹中心，对应的读数如图9甲所示为x1＝________mm，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第5条亮纹中心，对应的读数如图9乙所示为x2＝________mm.图9实验：用双缝干涉测光的波长答案：(1)D(2)2.190(2.190～2.193均对)7．870(7.869～7.871均对)解析：(1)根据Δx＝ldλ，可知增大l和λ可使Δx增大，故选D.(2)由甲图，x1＝2.190mm～2.193mm，均对．由乙图，x2＝7.869mm～7.871mm，均对．实验：用双缝干涉测光的波长4．在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节光源、滤光片、单缝和双缝的中心均位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直并且互相平行，当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺去测量，转动手轮，移动分划板使分划板中心刻线与某条明纹中心对齐时(如图10A所示)将此明纹记为1，图10实验：用双缝干涉测光的波长然后再转动手轮，分划板中心刻线向右移动，依次经过2、3……明纹，最终与明纹6中心对齐，分划板中心刻线与明纹1和明纹6对齐时游标卡尺示数分别如图中B、C所示(游标卡尺为10分度)，则图B对应的读数为________m，图C对应的读数为________m．用刻度尺量得双缝到屏的距离为60.00cm.由双缝上标示获知双缝间距为0.2mm，则发生干涉的光波波长为________m.在实验中，若经粗调后透过测量头上的目镜观察，看不到明暗相间的条纹，只看到一片亮区，造成这种情况的最可能的原因是________________________________________________.实验：用双缝干涉测光的波长解析：图B对应读数为1.94×10－2m图C对应读数为2.84×10－2m根据公式Δx＝ldλλ＝Δxdl＝0.2×10－3×(2.84×10－2－1.94×10－2)×1560.00×10－2m＝6.00×10－7m实验：用双缝干涉测光的波长若粗调后看不到干涉条纹，只看到一片亮区，则最可能的原因是单缝与双缝不平行．答案：1.94×10－22.84×10－26.00×10－7单缝与双缝不平行实验：用双缝干涉测光的波长5．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如图11所示．双缝间的距离d＝3mm.图11实验：用双缝干涉测光的波长(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为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)观察到第1条亮纹的位置如图12(a)所示，观察第5条亮纹的位置如图12(b)所示．则可求出红光的波长λ＝________m．(保留一位有效数字)．实验：用双缝干涉测光的波长图12实验：用双缝干涉测光的波长答案：(1)红双缝到屏的距离Ln条亮(或暗)纹间距离a(2)7×10－7解析：(1)测红光波长选红色滤光片，因为红色滤光片只能透过红光．(2)据Δx＝Ldλ知，需测双缝到屏的距离L和n条亮(或暗)纹间距离a，从而计算出条纹间距离Δx，最后算出λ.实验：用双缝干涉测光的波长1.用白光做双缝干涉实验时，得到彩色的干涉条纹，下列正确的说法是：（）A、干涉图样的中央亮纹是白色的；B、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹；C、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹；D、在靠近中央亮纹两侧最先出现的彩色条纹的颜色与双缝