物理學(xué)案（新教材粵教版）第十四章實驗十四用雙縫干涉測量光的波長

實驗十四用雙縫干涉測量光的波長目標(biāo)要求1.掌握由Δx＝eq\f(L,d)λ測量光的波長的原理，并會測單色光波長.2.觀察單色光的雙縫干涉圖樣，掌握測量頭測量條紋間距的方法．實驗技能儲備1．實驗原理單色光通過單縫后，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，圖樣中相鄰兩條亮(暗)條紋間距Δx與雙縫間距d、雙縫到屏的距離L、單色光波長λ之間滿足λ＝____________.2．實驗步驟(1)觀察雙縫干涉圖樣①將光源、遮光筒、毛玻璃依次安放在光具座上，如圖所示．②接好光源，打開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光．③調(diào)節(jié)各器件的高度和角度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿遮光筒軸線到達光屏．④安裝單縫和雙縫，盡量使縫的中點位于遮光筒的軸線上，使單縫與雙縫________，二者間距約為5～10cm.⑤在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋．(2)測量單色光的波長①安裝測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋．②使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋的中心，記下此時手輪上的讀數(shù)a1，將該條紋記為第1條亮條紋；轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線移動至第n條亮條紋的中心，記下此時手輪上的讀數(shù)an.③用刻度尺測量雙縫與光屏間距離L(d是已知的)．④改變雙縫間的距離d，雙縫到屏的距離L，重復(fù)測量．3．?dāng)?shù)據(jù)分析(1)條紋間距Δx＝____________.(2)波長λ＝eq\f(d,L)Δx.(3)計算多組數(shù)據(jù)，求λ的平均值．4．注意事項(1)安裝時，注意使光源、透鏡、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、雙縫平行且間距適當(dāng)．(2)光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近．(3)調(diào)節(jié)的基本依據(jù)：照在光屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測量頭與遮光筒不共軸；干涉條紋不清晰，一般原因是單縫與雙縫不平行．考點一教材原型實驗例1如圖所示，在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中：(1)在光具座上放置的光學(xué)元件依次為：①光源、②濾光片、③________、④________、⑤遮光筒、⑥光屏(含測量頭)．(2)利用圖中裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象時，下列說法中正確的是________．A．將光屏移近雙縫，其他條件不變，干涉條紋間距變小B．將濾光片由藍色的換成紅色的，其他條件不變，干涉條紋間距變大C．將單縫向雙縫移動一小段距離后，其他條件不變，干涉條紋間距變大D．換一個兩縫之間距離更大的雙縫，其他條件不變，干涉條紋間距變小E．去掉濾光片，其他條件不變，干涉現(xiàn)象消失(3)在某次測量中，將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮條紋中心對齊，將該亮條紋記為第1條亮條紋，此時手輪上的示數(shù)如圖甲所示．然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮條紋中心對齊，此時手輪上的示數(shù)如圖乙所示，則此示數(shù)為________mm，由此可求得相鄰亮條紋的間距Δx為________mm.(4)已知雙縫間距d為×10－4m，測得雙縫到屏的距離L為m，由計算式λ＝__________，求得所測紅光波長為________nm.例2(2023·浙江省鎮(zhèn)海中學(xué)模擬)(1)如圖所示，小王同學(xué)做在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中發(fā)現(xiàn)目鏡中干涉條紋與分劃板中心刻線始終有一定的角度，下列哪個操作可以使得分劃板中心刻線與干涉條紋平行________．A．僅撥動撥桿B．僅旋轉(zhuǎn)單縫C．僅前后移動凸透鏡D．僅旋轉(zhuǎn)毛玻璃處的測量頭(2)小王同學(xué)將分劃板中心刻線與干涉條紋調(diào)平行后，將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮條紋中心對齊，將該亮條紋定為第1條亮條紋，此時手輪上的示數(shù)如圖所示，手輪上的示數(shù)是________mm.考點二探索創(chuàng)新實驗例3洛埃德在1834年提出了一種更簡單的觀察干涉的裝置．如圖所示，單色光從單縫S射出，一部分入射到平面鏡后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上兩光束交疊區(qū)域里將出現(xiàn)干涉條紋．單縫S通過平面鏡成的像是S′.(1)通過洛埃德鏡在屏上可以觀察到明暗相間的干涉條紋，這和雙縫干涉實驗得到的干涉條紋一致．如果S被視為其中的一個縫，________相當(dāng)于另一個“縫”．(2)實驗中已知單縫S到平面鏡的垂直距離h＝mm，單縫到光屏的距離D＝m，觀測到第3條亮條紋中心到第12條亮條紋中心的間距為mm，則該單色光的波長λ＝________m．(結(jié)果保留1位有