1、第十四章机械振动与机械波光电磁波与相对论,实验十六用双缝干涉测量光的波长(同时练习使用测量头),过好双基关,1.实验原理如图1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x与入射光波长，双缝S1、S2间距离d及双缝与屏的距离l有关，其关系式为：x ，因此，只要测出x、d、l即可测出波长.,图1,两条相邻亮(暗)条纹间的距离x用测量头测出.测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图2所示.,图2,2.实验器材双缝干涉仪，即：光具座、
2、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)观察双缝干涉图样将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图3所示.,图3,接好光源，打开开关，使灯丝正常发光.调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿 到达光屏.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510 cm.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,(2)测定单色光的波长安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹.使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，如图4所示，记下手轮上的读数，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划
3、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，将该条纹记为第n条亮条纹，测出n条亮条纹间的距离a，则相邻两亮条纹间距x .用刻度尺测量双缝到光屏间距离l(d是已知的).重复测量、计算，求出波长的平均值.,图4,1.数据处理(1)条纹间距的计算：移动测量头的手轮，分划板中央刻线在第1条亮条纹中央时读数为a1，在第n条亮条纹中央时读数为an，则x .(2)根据条纹间距与波长的关系x 得 ，其中d为双缝间距，l为双缝到光屏的距离.(3)测量时需测量多组数据，求的平均值.,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
4、缝时，缝要相互平行，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x，要测多条亮条纹的间距再计算得到x，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.,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x带来的误差：干涉条纹没有调整到最清晰的程度.误认为x为亮条纹的宽度.分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于亮条纹中心.测量多条亮条纹间的距离
5、时读数不准确，此间距中的条纹数未数清.,研透命题点,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，要把它们放在如图5甲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.,命题点一教材原型实验,基础考点自主悟透,甲,图5,(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最佳顺序应为C、_、A.,答案,解析,E、D、B,解析通过滤光片获得单色光，通过单缝获得线光源，通过双缝获得相干光，故最佳顺序为E、D、B.,(2)本实验的步骤有：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；按合理顺序在光具座上
6、放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；用米尺测量双缝到屏的距离；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.在操作步骤时还应注意_和_.,答案,解析,答案见解析,解析单缝和双缝间距为510 cm，使单缝与双缝相互平行.,(3)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙所示.然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，记下此时图丙中手轮上的示数为_ mm，求得相邻亮条纹的间距x为_ mm.,答案,解析,13.870,2.310,(4)已知双缝间距d为2.0104 m，测得双缝到屏的距离l为0.70
7、0 m，由计算式_，求得所测红光波长为_ nm.,答案,解析,6.6102,变式1(多选)(2017全国卷34(1)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是A.改用红色激光B.改用蓝色激光C.减小双缝间距D.将屏幕向远离双缝的位置移动E.将光源向远离双缝的位置移动,答案,解析,变式2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6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
8、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),图6,答案8.0107 m,答案,解析,例2(2015全国卷34(1)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x1与绿光的干涉条纹间距x2相比，x1_x2(填“”“”或“”).若实验中红光的波长为630 nm，双缝与屏幕的距离为1.00 m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm，则双缝之间的距离为_ mm.,命题点二实验拓展与创新,能力考点师生共研,0.3,答案,解析,变式31801年，托马斯杨用双缝干涉实验研究了光波的性质，1834年，洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验).(1)洛埃镜实验的基本装置如图7所示，S为单色光源，M为平面镜，试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直线发出的光在光屏上相交的区域.,答案,解析,图7,答案见解析,解析如图所示,(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为，在光屏上形成干涉条纹，写出相邻两条亮条纹(或暗条纹)间距离x的表达式.,答案见解析,答案,解析,
