2022年实验用双缝干涉测量光的波长.docx

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1、精品学习资源试验十六用双缝干猜测量光的波长同时练习使用测量头 1.试验原理如图 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样的单色相干光源，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 l ，因此，只要测出dx、d、l 即可测出波长 .图 1两条相邻亮 暗条纹间的距离所示 .x 用测量头测出 .测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图2图 22.试验器材双缝干预仪，即：光具座、光源

2、、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外仍有同学电源、导线、刻度尺.3.试验步骤1观看双缝干预图样将光源、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.欢迎下载精品学习资源调剂各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏.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，观看单色光的干预条纹. 2测定单色光的波长安装测量头，调剂至可清楚观看到干预条纹.使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，如图4 所示，登记手轮上的读数，将该条纹记为第 1 条亮条纹；转动手

3、轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心，登记此时手轮上的读数，将该条纹记为第n 条亮条纹，测出 n 条亮条纹间的距离a，就相邻两亮条纹间距xa.n 1图 4用刻度尺测量双缝到光屏间距离l d 是已知的 .重复测量、运算，求出波长的平均值.1.数据处理(1) 条纹间距的运算：移动测量头的手轮，分划板中心刻线在第1 条亮条纹中心时读数为a1，欢迎下载精品学习资源在第 n 条亮条纹中心时读数为an，就 xlan a1 n 1 .d欢迎下载精品学习资源(2) 依据条纹间距与波长的关系xd得 l x，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.

4、留意事项(1) 调剂双缝干预仪时，要留意调整光源的高度，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，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上.(3) 调剂测量头时，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，登记此时手轮上的读数，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运算得到 x ，这样可以减小误差 . 5白光的干预观看到的是彩色条纹，其中白色在中心，红色在最外层 .欢迎下载精品学习资源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

5、 x 带来的误差：干预条纹没有调整到最清楚的程度.误认为 x 为亮条纹的宽度 .分划板刻线与干预条纹不平行，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时读数不精确，此间距中的条纹数未数清.命题点一教材原型试验例 1现有毛玻璃屏A、双缝 B、白光光源 C、单缝 D 和透红光的滤光片把它们放在如图 5 甲所示的光具座上组装成双缝干预装置，用以测量红光的波长E 等光学元件，要.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正确次序应为C、 A.(2) 本试验的步骤有：取下遮光筒左侧的元件，调剂光源高度，使光束能直接沿遮光

6、筒轴线把屏照亮；按合理次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；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.在操作步骤时仍应留意 和.(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，登记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.欢迎下载精品学习资源(4) 已知双缝间距 d 为 104 m，测得双缝到屏的距离l 为 0.700 m，由运算式 ，求得所测红光波长为nm.l答案

7、1 E、 D、 B2见解析4dx102解析1 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，故最正确次序为 E、D、B.(2) 单缝和双缝间距为5 10 cm，使单缝与双缝相互平行.(3) 题图丙中固定刻度读数为13.5 mm ，可动刻度读数为 0.01 mm. 二者相加为 13.870 mm ，图乙中的读数为 2.320 mm，所以 x错误 .mm 2.310 mm.欢迎下载精品学习资源l(4) 依据 xdx，代入数据得 102 nm.欢迎下载精品学习资源 d，得 l 变式 1多项挑选 2021 全国卷 341在 双缝干预试验中， 用绿色激光照耀在双缝上，在缝后的屏幕上显示出

8、干预图样.假设要增大干预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 ACDd解析依据干预图样中两相邻亮条纹的间距x l 可知， 要使 x 增大， 可以增大波长或增大双缝到屏的距离或缩小双缝间的距离，所以选项A 、 C、D 正确， B、E 错误 .变式 2用某种单色光做双缝干预试验时，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；试验时先移动测量头 如图甲所示 上的手轮，把分划线对准靠近最左边

9、的一条亮条纹如图乙所示 ，并登记螺旋测微器的读数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 条亮条纹并登记螺旋测微器的读数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欢迎下载精品学习资源图 6答案 107m解析 依据条纹间距公式x l 可知，波长 ddl x，代入题目供应的数据就可求解，由题图丁可直接读出 d 0.25 mm 0.000 25 m ，双缝到屏的距离由题图丙读出 l74.90 cm0.749 0 m.由题图乙、戊、己可知，两条相邻亮条纹间的距离x错误.mm 2.400 mm 0.002 400 m.将以上数据代入得dxl0.000

10、25 0.002 4000.749 0m 107 m.命题点二试验拓展与创新例 22021 全国卷 341在 双缝干预试验中，分别用红色和绿色的激光照耀同一双缝，在双缝后的屏幕上， 红光的干预条纹间距x1 与绿光的干预条纹间距x2 相比，x1 x2填“”“”或“”.假设试验中红光的波长为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 ，就双缝之间的距离为 mm.答案解析双缝干预条纹间距x l ，红光波长较长， 所以红光的双缝干预条纹间距较大，d即 x1 x2.相邻条纹间距 x10.5 mm5 2.1 mm 103 m，依据x 可得

11、 dll dx 0.3 mm.变式 31801 年，托马斯 杨用双缝干预试验讨论了光波的性质，1834 年，洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干预的结果称洛埃镜试验 .图 7(1) 洛埃镜试验的基本装置如图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.(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 ，在光屏上形成干预条纹，写出相邻两条亮条纹或暗条纹 间距离 x 的表达式 .欢迎下载精品学习资源答案见解析 解析1 如下图欢迎下载精品学习资源2a2 xL d，由于d 2a，故 x L .欢迎下载