134實驗用雙縫干涉測量光的波長

1、第四節(jié) 實驗：用雙縫干涉測量光的波長自主學(xué)目標(biāo)1. 了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定干涉圖樣的條件.2. 會用公式測定波長.知識點歸納1、 實驗?zāi)康?. 觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣.2. 掌握用公式測定波長的方法.3. 會用測量頭測量條紋間距.二、實驗原理 光源發(fā)出的光經(jīng)過濾光片后成為單色光，單色光通過單縫后相當(dāng)于線光源，經(jīng)過雙縫后產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，通過光屏可觀察到明暗相間的干涉條紋，條紋中心間距是，則波長= .式中為 、為 、為 .的測量為該實驗的關(guān)鍵，如圖1所示，分劃板的刻線可通過目鏡觀察到，轉(zhuǎn)動手輪，分劃板會左右移動.測量時，使分劃板中心刻度線對齊某條亮（暗）條紋的中心，如圖2所示，記錄此時手輪上

2、的讀數(shù)；轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板對齊另一條條紋中心，記錄此時手輪上的讀數(shù).兩次讀數(shù)之差x表示這n條條紋的間距，那么相鄰條紋的間距= .圖1圖2 測量頭三、實驗器材 雙縫干涉儀：如圖3所示，包括光源、光具座、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、光屏、測量頭、學(xué)生電源、導(dǎo)線、米尺及測量頭，測量頭包括：分劃板、目鏡、手輪.光源 濾光片 單縫 雙縫 遮光筒 屏圖3 雙縫干涉儀提示： 雙縫之間距離 雙縫到屏的距離 相鄰條紋間距 重難點解析4、 實驗步驟光源 濾光片 單縫 雙縫 遮光筒 屏 1.按下圖將儀器安裝在光具座上.2. 將光源中心、單縫中心、雙縫中心、遮光筒中心軸線調(diào)節(jié)在一條線上.調(diào)節(jié)單縫與雙縫間距大約510c

3、m，并且使單縫和雙縫的縫平行.3. 接通電源，撤去濾光片，觀察白光的干涉條紋.4. 加裝濾光片，通過目鏡觀察單色光的干涉條紋，同時調(diào)節(jié)手輪，分劃板的中心刻線對齊某一條紋的中心，記下手輪的讀數(shù)，然后繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪，直到分劃板的中心刻線對齊另一條紋中心，記下此時手輪的讀數(shù)和移過分劃板中心刻線的條紋數(shù)n.5. 將兩次手輪的讀數(shù)相減，求出n條條紋間的距離，計算相鄰條紋的間距.6. 用刻度尺測量雙縫到屏的距離(是已知的).7. 利用，求出此單色光的波長.8. 換用另一顏色的濾光片，重復(fù)步驟4、5、6、7，求出相應(yīng)單色光的波長.5、 注意事項1. 單縫、雙縫要平行，光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒軸線在一條

4、直線上,單縫和雙縫間距離大約510cm.2. 測相鄰條紋間距時，用測量頭測出n條條紋的距離x，求出相鄰條紋的間距，而不是.3. 測量雙縫到光屏的距離時應(yīng)多次測量求平均值.6、 誤差分析1. 的測量 雙縫到屏的距離比較大，的測量造成的誤差影響不太大，應(yīng)用米尺準(zhǔn)確去測量.2. 條紋間距的測量（1）由于條紋間距很小，故其測量造成的誤差會比較大,若直接測量相鄰條紋的距離，相對誤差較大，所以需要測量多條條紋間的距離，再求出相鄰條紋間距.（2）如果分劃板刻度線與條紋不平行，會造成誤差. (3)分劃板刻度線必須與條紋中心必須對其，否則會造成誤差.典型例題例1 在楊氏雙縫干涉實驗中，激光的波長為5.30

5、15;10-7m,屏上P點距雙縫s1和s2的路程差為7.95×10-7m.則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是 （選填“明條紋”或“暗條紋”）。現(xiàn)改用波長為6.30×10-7m的激光進行上述實驗，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將 （選填“變寬”、“變窄”、或“不變”。 【答案】暗條紋 變寬 【解析】（1）測距利用的是平行度好的特點。答案D（2）由于=1.5，波程差是半波長的奇數(shù)倍，是暗條紋。又，變大，變大，變寬。例2 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(xué)元件，要把它們放在下圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長(1)將白光光源C放在光具座最左

6、端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、_、A.(2)本實驗的實驗步驟有：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；按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；用米尺測量雙縫到屏的距離；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時還應(yīng)注意_和_(3)將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如圖甲所示，記下此示數(shù) mm然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，記下此時圖乙中手輪上的示數(shù)_mm，求得相鄰亮紋的間距為x為_mm.(4

7、)已知雙縫間距d為2.0×104m，測得雙縫到屏的距離l為0.700m，由計算公式_，求得所測紅光波長為_m.【解析】 (1)雙縫干涉儀各組成部分在光具座上的正確排序為：光源、濾光片、單縫、雙縫、屏，因此應(yīng)填：E、D、B.(2) 單縫與雙縫的間距為5cm10cm 使單縫與雙縫相互平行（3） 甲圖的讀數(shù)為2.320mm，乙的讀數(shù)為13.870mmx=mm=2.310mm（4） 由 得 求出可mm=6.610-7m【答案】（1） E、D、B（2） 單縫與雙縫的間距為5cm10cm 使單縫與雙縫相互平行（3） 2.320 13.870 2.310（4） 6.610-7新課標(biāo)檢測1關(guān)于光的干

8、涉現(xiàn)象，下列說法正確的是()A在雙縫干涉現(xiàn)象里，亮條紋和暗條紋的寬度是不等的B在雙縫干涉現(xiàn)象里，把入射光由紅光換成紫光，相鄰兩個亮條紋間距將變寬C只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉D頻率不同的兩列光波也能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，只是不穩(wěn)定2.在雙縫干涉實驗中，以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3如圖所示雙縫干涉實驗中產(chǎn)生的條紋圖樣，甲圖為用綠光進行實驗的圖樣，a為中央亮條紋。乙圖為換用另一種單色光進行實驗的圖樣，a為中央亮條紋，則以下說法中正確的是()A乙圖可能是用紅光實驗產(chǎn)生

9、的條紋，表明紅光波長較長B乙圖可能是用紫光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較長C乙圖可能是用紫光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較短D乙圖可能是用紅光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較短4如圖所示，用單色光做雙縫干涉實驗，S1和S2為雙狹縫，O為光屏上的中央亮紋，P處為O點上方的第二亮紋。現(xiàn)改用頻率較高的單色光重做實驗，其他條件不變，則中央亮紋上方第二條亮紋的位置()、A仍在P點處B在P點上方C在P點下方D必須要將屏向雙縫方向移近一些才能看到亮紋5如圖所示是研究光的雙縫干涉的示意圖。不透光的擋板上有兩條平行狹縫S1、S2，用單色紅光照射雙縫，由S1和S2發(fā)出的紅光到達屏上時會產(chǎn)生干涉條紋，則下列說法正確的

10、是()A若只減小兩條狹縫S1、S2之間的距離，條紋間距將增大B若只減小兩條狹縫與屏之間的距離，條紋間距將增大C若只在兩條狹縫與屏之間插入一塊與屏平行的平板玻璃磚，條紋間距將增大D若只把用紅光照射改用綠光照射，條紋間距將增大6用單色光照射雙縫，雙縫間距等于0.06 cm，縫到屏的距離為1.5 m，若測得屏上7條亮條紋之間相距9.0 mm，則此單色光的波長是多少？7在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中：(1)實驗裝置采用雙縫干涉儀，它由各部分光學(xué)元件在光具座上組成，現(xiàn)準(zhǔn)備了下列儀器：A.光源，B.雙縫片，C.單縫片，D.濾光片，E.毛玻璃(其中雙縫片和光屏連在遮光筒上)。把以上儀器安裝在光具座上時，

11、正確的排列順序是A_（A已排好）。(2)關(guān)于本實驗，正確的說法是()A實驗時應(yīng)調(diào)節(jié)各器件共軸，并且單縫和雙縫的縫應(yīng)相互平行B觀察到的白光和干涉圖樣是：在視場中可以看到彩色的干涉條紋，中央為一條白亮的零級干涉條紋；彩色條紋的排列，以零級亮條紋為中心左右對稱，在第一級亮條紋中紫色在最外側(cè)C看到白光的干涉條紋后，在單縫前面放上紅色或綠色濾光片，即可看到紅黑相間或綠黑相間的干涉條紋，且紅條紋的間距比綠條紋的間距大D測量時應(yīng)使測量頭的分劃板的中心刻線對齊條紋的中心再讀數(shù)8(1)某同學(xué)設(shè)計了一個測定激光波長的實驗裝置如圖所示，激光器發(fā)出一束直徑很小的紅色激光進入一個一端裝有雙縫、另一端裝有感光片的遮光筒，

12、感光片的位置上出現(xiàn)一排等距的亮線這個現(xiàn)象說明激光具有_性(2)某同學(xué)在做“用雙縫干涉測光的波長”的實驗時，第一次分劃板中心刻線對齊A條紋中心時如圖甲所示，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丙所示；第二次分劃板中心刻線對齊B條紋中心線時如圖乙所示，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)如圖丁所示已知雙縫間距為0.5 mm，從雙縫到屏的距離為 1 m，則圖丙中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為_mm，圖丁中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為_ mm.實驗時測量多條干涉條紋寬度的目的是_，所測光波的波長為_ m(保留兩位有效數(shù)字)課時訓(xùn)練1用單色光做雙縫干涉實驗，下列說法中正確的是()A相鄰干涉條紋之間的距離相等B中央明條紋寬度是兩邊明條紋寬度的2倍C屏與雙縫之間距離減小，

13、則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(lán)光的條紋間距2用包括有紅光、綠色、紫光三種色光的復(fù)合光做光的干涉實驗，所產(chǎn)生的干涉條紋中，離中央亮紋最遠(yuǎn)的干涉條紋是()A紫色條紋 B綠色條紋C紅色條紋 D都一樣近 3分別以紅光和紫光先后用同一裝置進行雙縫干涉實驗，在屏上得到相鄰條紋間的距離分別為x1和x2，則()Ax1<x2Bx1>x2C若雙縫間距d減小，而其他條件保持不變，則x1增大D若雙縫間距d減小，而其他條件保持不變，則x1不變4在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中，正確的說法是()A實驗時應(yīng)調(diào)節(jié)各器件共軸，并且單縫和雙縫的縫應(yīng)相互平行B觀察到的白光和干涉圖

14、樣是：在視場中可以看到彩色的干涉條紋，中央為一條白亮的零級干涉條紋；彩色條紋的排列，以零級亮條紋為中心左右對稱，在第一級亮條紋中紫色在最外側(cè)C看到白光的干涉條紋后，在單縫前面放上紅色或綠色濾光片，即可看到紅黑相間或綠黑相間的干涉條紋，且紅條紋的間距比綠條紋的間距大D測量時應(yīng)使測量頭的分劃板的中心刻線對齊條紋的中心再讀數(shù)5如圖所示是光的雙縫干涉的示意圖,下列說法中正確的是( )單縫S的作用是為了增加光的強度.雙縫S1、S2的作用是為了產(chǎn)生兩個頻率相同的線狀光源.當(dāng)S1、S2發(fā)出兩列光波到P點的路程差為光的波長的1.5倍時,產(chǎn)生第二條暗條紋.當(dāng)S1、S2發(fā)出的兩列光波到P點的路程差為長時,產(chǎn)生中央

15、亮條紋.SOS1S2綠光P雙縫A.B.C.D.6雙縫干涉實驗裝置如圖所示，綠光通過單縫S后，投射到具有雙縫的擋板上，雙縫S1和S2與單縫的距離相等，光通過雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋。屏上O點距雙縫S1和S2的距離相等，P點是距O點最近的第一條亮條紋。如果將入射的單色光換成紅光或藍(lán)光，討論屏上O點及其上方的干涉條紋的情況是：O點是紅光的亮條紋；紅光的第一條亮條紋在P點的上方；O點不是藍(lán)光的亮條紋；藍(lán)光的第一條亮條紋在P點的上方。其中正確的是 A.只有正確 B.只有正確 C.只有正確 D.只有正確 7.在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋，若在雙縫中的一縫前放一紅

16、色濾光片（只能透過紅光），另一縫前放一綠色濾光片（只能透過綠光），這時（ ）A只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其它顏色的雙縫干涉條紋消失B紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其它顏色的雙縫干涉條紋依然存在C任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮D屏上無任何光亮8.用氦氖激光器進行雙縫干涉實驗，已知使用的雙縫間距離d0.1mm，雙縫到屏的距離l6.0m，測得屏上干涉條紋中相鄰亮紋的間距是3.8cm，氦氖激光器發(fā)出的紅光的波長是多少？假如把整個裝置放入折射率是4的水中，這時屏上的條紋間距是多少？9利用雙縫干涉測光的波長的實驗中，雙縫間距d0.4 mm，雙縫到光屏間的距離l0.5 m，用某種單色光照射雙縫得到干涉條紋如圖所示，分劃板在圖中A、B位置時游標(biāo)卡尺讀數(shù)也由圖中所給出，則：(1)分劃板在圖中A、B位置時游標(biāo)卡尺讀數(shù)分別為xA_mm，xB_mm，相鄰兩條紋間距x_mm；(2)波長的表達式_(用x、l、d表示)，該單色光的波