1、实验十六：用双缝干涉测量光的波长,一、实验原理与操作,二、数据处理与分析1.数据处理,2.误差分析,(1)测条纹间距x 时带来误差.,(2)测量双缝到光屏间距离 l 时产生误差.3.注意事项,(1)保证灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒共轴.(2)保持单缝和双缝平行.,【基础自测】,1.(2018 年浙江金华十校期末)如图 S16-1 甲所示用双缝干涉测光的波长，其中 A、B、C、D 分别表示滤光片、单缝、双缝、光屏.图乙 a 是实验时用红色滤光片和间距 d0.36 mm 的双缝在光屏上得到的图样；图乙 b 是实验时用红色滤光片和间距 d0.18 mm 的双缝在光屏上得到的图样；图乙 c 是实验
2、时用蓝色滤光片和间距 d0.36 mm 的双缝在光屏上得到的图样，则,甲,a,b,c,乙图 S16-1(1)比较图乙 a 和图乙 b，对相同色光，双缝间距减小，相邻条纹间距_(填“增大”或“减小”)(2)比较图乙 a 和图乙 c，对相同双缝，光的波长变短，相邻条纹间距_(填“增大”或“减小”),解析：(1)比较图乙 a 和图乙 b，对相同色光，双缝间距减小，相邻条纹间距增大；(2)比较图乙 a 和图乙 c，对相同双缝，蓝光波长小于红光，即光的波长变短，相邻条纹间距减小.,答案：(1)增大,(2)减小,考点 1,实验原理与实验操作,【典题 1】现有毛玻璃屏 A、双缝 B、白光光源 C、单缝 D和
3、透红光的滤光片 E 等光学元件，要把它们放在如图 S16-2 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.图 S16-2,(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顺序应为 C 、_、_、_、A.,(2)本实验的步骤有：,取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能沿遮,光筒的轴线把屏照亮.,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.,用刻度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_.,解析：(1)滤光片 E 可以从白光中选出
4、单色红光，单缝 D 是获取线光源，双缝 B 是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏 A上.所以排列顺序为：C、E、D、B、A.,(2)在操作步骤时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间的距离要适当；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上.,答案：(1)E D,B,单缝、双缝间的距,(2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行离要适当,考点 2,实验数据的处理,【典题 2】(2018 年河北唐山第一中学期中)在用双缝干涉测光的波长的实验中，请按照题目要求回答下列问题：,甲,乙,丙,图 S16-3(1)如图 S16-3 所示，甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样
5、是_.,(2)将下表中的光学元件放在图 S16-3 的丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长.,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，各光学元件的排列顺序应为_.(填写元件代号),(3)已知该装置中双缝间距 d0.50 mm，双缝到光屏的距离l0.50 m，在光屏上得到的干涉图样如图 S16-4 甲所示，分划板在图中 A 位置时游标卡尺如图 S16-4 乙所示，则其示数 xA_mm；在 B 位置时游标卡尺如图 S16-4 丙所示，则相邻两条纹间距x_mm.,甲,丙,乙图 S16-4,(4)由以上所测数据，可以得出形成此干涉图样
6、的单色光的,波长为_m.,(5)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将,_(填“变大”“不变”或“变小”).,解析：(1)双缝干涉条纹特点是等间距、等宽度、等亮度；衍射条纹特点是中间宽两边窄、中间亮、两边暗，且不等间距；根据此特点知甲图是干涉条纹；(2)为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝.所以各光学元件的字母排列顺序应为：EDBA；(3、4)游标卡尺读数可动刻度读数游标尺,答案：(1)甲,(2)EDBA,(3)111.10 0.65,(4)6.5107,(5)变小,考点 3,实验误差的分析,【典题 3】在“用双缝干涉测光的波长”实验中，实验装置如图 S16-5 所示
7、.图 S16-5,(1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观,察了实验现象后，总结出以下几点：A.灯丝与单缝和双缝必须平行放置B.干涉条纹与双缝垂直,C.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关D.干涉条纹的间距与光的波长有关,以上几点中，你认为正确的是_.,(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图 S16-6 甲所示，该读数为_mm.,甲,乙,图 S16-6(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图 S16-6 乙所示.则在这种情况下来测量干涉条纹的间距x 时，测量值_(填“大于”“小于”或“等于”)实际值.,解析：(1)为了获得清晰的干
8、涉条纹，A 正确.由干涉现象可,缝宽度无关，C 错误，D 正确.,(2)手轮的读数为(0.5 mm20.00.01 mm)0.700 mm.(3)条纹与分划板不平行时，实际值x实x测cos ，为,条纹与分划板间的夹角，故x实x测.,答案：(1)AD (2)0.700 (3)大于,可以利用激光或反射光作为相干光源，操作简单，实验容易成功.,考向 1,利用激光作为相干光源,【典题 4】(2017 年上海静安区高三质检)如图 S16-7 所示是用激光器、缝间距可调节的双缝屏、光屏等器材研究光的干涉现象的装置.实验中用激光照射双缝，其目的是产生_相同的两束光；为了增大光屏上干涉条纹的间距，只调节双缝间
9、隙s，,其他条件不变，应使s _(填“增大”或“减小”)；如果将红光换为紫光，其他条件不变，光屏上干涉条纹的间距将_(填“增大”或“减小”).,图 S16-7,解析：实验中用激光照射双缝的作用是形成频率相同的相的间距，应使双缝间距离s 减小；如果仅将红光激光器换为紫光激光器，其他条件都不变，则光屏上干涉条纹的间距减小.,答案：频率,减小,减小,考向 2,利用反射光作为相干光源,【典题 5】1801 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(称为洛埃镜实验).(1)洛埃镜实验的基本装置如图 S16-8 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接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，在光屏上形成干涉条纹，写出相邻两条亮条纹(或暗条纹)间距离x 的表达式.,图 S16-8,解：(1)先画出 S 经平面镜的像点 S，然后画出 S 经平面,镜成像的边界光线，其重叠区域如图 S16-9 所示.,(2)由图 S16-9 可知 d2a，所以由干涉条纹间距公式得,图 S16-9,
