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-1-实验二十用双缝干涉实验测量光的波长1.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________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。【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,实验值Δx实=Δxcosθ,θ为条纹与分划板竖直刻线间的夹角,故Δx实Δx。答案:(1)A、D(2)0.700(3)大于2.“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,实验装置如图所示。-2-(1)令单缝宽度为h,双缝之间的距离为d,双缝到屏的距离为l,当采取下列四组数据中的________时,可能在光屏上观察到清晰可辨的干涉条纹。A.h=10mmd=0.1mml=100cmB.h=1mmd=0.1mml=100cmC.h=1mmd=10mml=10cmD.h=10mmd=10mml=100cm(2)用某种单色光照射双缝得到如图所示的干涉条纹,则分划板在图中A、B位置时,游标卡尺读数分别为yA=__________mm,yB=________mm,相邻两条纹间距Δy=________mm。【解析】(1)根据公式Δy=λ可得h越小,d越小,l越大,干涉条纹越清晰,故选B。(2)A图中读数为yA=11mm+0.1×1mm=11.1mm,B图中的读数为yB=15mm+6×0.1mm=15.6mm,条纹间距为Δy=mm=0.75mm。答案:(1)B(2)11.115.60.753.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,光具座上放置的光学元件如图所示,(1)图中②③④光学元件分别是()A.滤光片、单缝、双缝B.单缝、双缝、滤光片C.双缝、滤光片、单缝D.单缝、滤光片、双缝(2)以下操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是()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-3-D.增大④和⑥之间的距离【解析】(1)选A。在该装置中,用双缝干涉测定光波的波长,由于灯泡发出的光是复色光,需要分离出某种单色光,因此,灯泡前面应该放置滤光片将某种单色光分出,分离出的单色光经过单缝变成单色光光源,然后再经过双缝变成振动步调完全一致的单色相干光,到达光屏上形成干涉条纹。按正确的放置位置,选项A正确。(2)选D。根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知,影响条纹宽度的因素有双缝到光屏的距离l,双缝间距离d以及干涉光的波长λ,要增大亮纹间距需要增加双缝到光屏的距离l,选项C错误,选项D正确;若增大双缝之间的距离,亮纹间距会减小,选项B错误;若将红色滤光片改为绿色滤光片,干涉光的波长变短,亮纹间距变小,选项A错误。答案:(1)A(2)D【加固训练】在观察光的双缝干涉现象的实验中:(1)将激光束照在图乙所示的双缝上,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=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-4-4.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(如图甲所示),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。(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。【解析】(1)此实验的测量头采用50分度的游标尺读数原理,精确度是0.02mm,主尺读数是15.0mm,游标读数是1×0.02mm,因此x2=15.0mm+0.02mm=15.02mm。(2)从各暗纹的编号可得n=7,由Δx===mm=2.31mmλ=Δx=m=6.6×10-7m=6.6×102nm。答案:(1)15.02(2)2.316.6×102-5-5.“用双缝干涉测定光波波长的实验”装置如图所示,光具座上从左到右依次为白光光源、滤光片、________、双缝、毛玻璃屏。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,相邻两条亮条纹(暗)条纹间距Δx=2.310×106nm,由计算公式λ=________,求得所测红光波长为________nm。【解析】根据实验原理可知,需要将点光源变成线光源,所以需要在滤光片后面放上单缝;根据干涉条纹与波长的关系式有:Δx=λ,解得λ=。代入数据解得所测红光的波长为:λ=Δx=6.6×10-7m=660nm。答案:单缝Δx660