第12章实验十五 用双缝干涉测量光的波长(同时练习使用测量头)

实验十五用双缝干涉测量光的波长(同时练习使用测量头)第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论考纲解读知识梳理考点一考点二知识梳理1.实验原理如实验原理图甲所示，光源发出的光，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致的单色相干光源，相邻两条亮(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：Δx＝，因此，只要测出Δx、d、l即可测出波长λ.两条相邻亮(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.如实验原理图乙所示.【基本实验要求】实验原理图答案知识梳理2.实验器材双缝干涉仪，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.实验步骤(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，如实验原理图丁所示.②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光.③调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿到达光屏.④安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约为5～10cm.⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹.遮光筒轴线答案丁知识梳理答案知识梳理【规律方法总结】答案知识梳理2.注意事项(1)调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，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，中心大致位于遮光筒的轴线上.(3)调节测量头时，应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐，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亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离.(4)不要直接测Δx，要测多条亮条纹的间距再计算得到Δx，这样可以减小误差.(5)白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层.平行答案知识梳理3.误差分析(1)双缝到光屏的距离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亮(或暗)条纹中心.④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.返回考点一实验原理及操作1.(多选)利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法：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E.去掉滤光片后，干涉现象消失其中正确的是_______.ABD答案213考点一实验原理及操作2.在观察光的双缝干涉现象的实验中：(1)将激光束照在如图乙所示的双缝上，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”).A变窄变宽解析答案213考点一实验原理及操作3.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装成双缝干涉装置，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，由左到右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、________、________、________、A.EDB答案213考点一实验原理及操作(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，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮；②按合理的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用刻度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)测量数条亮条纹间的距离.在操作步骤②时还应注意________________________________________、_________________________________和_______________________________________________________________.要保证光源、滤光片、单缝、双缝和毛玻璃屏的中心在同一轴线上放置单缝、双缝时，必须使缝平行单缝、双缝间的距离要适当返回答案213考点二仪器读数和数据处理4.在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1____Δx2(填“＞”“＝”或“＜”).若实验中红光的波长为630nm，双缝与屏幕的距离为1.00m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm，则双缝之间的距离为______mm.0.3＞解析双缝干涉条纹间距Δx＝ldλ，红光波长长，所以红光的双缝干涉条纹间距较大，即Δx1＞Δx2.相邻条纹间距Δx＝10.5mm5＝2.1mm＝2.1×10－3m，根据Δx＝ldλ可得d＝lλΔx＝0.3mm.解析答案546考点二仪器读数和数据处理5.用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离d的大小恰好是图中游标卡尺的读数，如图丁所示；双缝到毛玻璃屏间的距离的大小由图中的毫米刻度尺读出，如图丙所示；实验时先移动测量头(如图甲所示)上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹(如图乙所示)，并记下螺旋测微器的读数x1(如图戊所示)，然后转动手轮，把分划线向右移动，直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器的读数x2(如图己所示)，由以上测量数据求该单色光的波长.(结果保留两位有效数字)d=0.00025ml=0.749mx2=14.700mmx1=0.300mm70.0002514.7000.300/6=8.010m0.79 4dxl解析解析答案546考点二仪器读数和数据处理6.(1)(多选)如图所示是用双缝干涉测光波波长的实验设备示意图，图中①是光源、②是滤光片、③是单缝、④是双缝、⑤是光屏.下列操作能增大光屏上相邻两亮条纹之间距离的是()A.增大③和④之间的距离B.增大④和⑤之间的距离C.将绿色滤光片改成红色滤光片D.增大双缝之间的距离(2)如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是________(填数字代号).②③BC答案546考点二仪器读数和数据处理(3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹，读出手轮的读数如图甲所示.继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹，读出手轮的读数如图乙所示.则相邻两亮条纹的间距是________mm(结果保留三位有效数字).(4)在(3)前提下，如果已经量得双缝的间距是0.30mm，双缝和光屏之间的距离是900mm，则待测光的波长是_____________m.(结果保留三位有效数字)0.045mm14.535mm1.6105.37×10－7返回解析答案546