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1、实验十四 用双缝干涉测光的波长1 1了解光产生稳定干涉现象的条件；了解光产生稳定干涉现象的条件；2 2观察白光及单色光的双缝干涉图样；观察白光及单色光的双缝干涉图样；3 3掌握用测量头测量条纹间距的方法；掌握用测量头测量条纹间距的方法；4 4测单色光的波长测单色光的波长.1.1.光源发出的光经滤光片后成为单色光，单色光通过单缝后，光源发出的光经滤光片后成为单色光，单色光通过单缝后，相当于线光源，再经双缝射出的两束光即为相干光，在屏上产相当于线光源，再经双缝射出的两束光即为相干光，在屏上产生稳定的干涉图样生稳定的干涉图样.2.2.由条纹间距公式由条纹间距公式yy=，得，得=，可以计算出光的波长，
2、可以计算出光的波长，其中双缝间距其中双缝间距d d是已知的，双缝到屏的距离是已知的，双缝到屏的距离l可以用米尺测出，可以用米尺测出，条纹间距条纹间距yy用测量头测出用测量头测出.双缝干涉仪双缝干涉仪(光具座、单缝片、双缝片、滤光片、遮光筒、光屏、光具座、单缝片、双缝片、滤光片、遮光筒、光屏、光源、测量头光源、测量头)、电源、导线、刻度尺、电源、导线、刻度尺.1.1.安装双缝干涉仪安装双缝干涉仪(1)(1)先将光源先将光源(线状光源线状光源)、遮光筒、光屏依次放于光具座上，如、遮光筒、光屏依次放于光具座上，如图所示，调整光源的高度，使它发出的一束光沿着遮光筒的轴图所示，调整光源的高度，使它发出的
3、一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮线把屏照亮.(2)(2)将单缝和双缝安装在光具座上，在遮光筒有光屏一端安装测将单缝和双缝安装在光具座上，在遮光筒有光屏一端安装测量头，如图所示量头，如图所示.光源、单缝、双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上光源、单缝、双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上.双缝与单缝平行双缝与单缝平行.调整分划板位置使分划板中心刻线位于光屏中央调整分划板位置使分划板中心刻线位于光屏中央.2.2.观察双缝干涉图样观察双缝干涉图样(1)(1)调节单缝的位置，使单缝和双缝间距离保持在调节单缝的位置，使单缝和双缝间距离保持在5 510 cm10 cm，使，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，
4、这时通过测量头缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时通过测量头上的目镜观察干涉条纹，若干涉条纹不清晰，可通过遮光筒上上的目镜观察干涉条纹，若干涉条纹不清晰，可通过遮光筒上的调节长杆轻轻拨动双缝，即可使干涉条纹清晰明亮的调节长杆轻轻拨动双缝，即可使干涉条纹清晰明亮.在屏上就在屏上就会看到白光的双缝干涉图样会看到白光的双缝干涉图样.(2)(2)将红色将红色(或绿色或绿色)滤光片套在单缝前面，通过目镜可看到单色滤光片套在单缝前面，通过目镜可看到单色光的双缝干涉条纹光的双缝干涉条纹.(3)(3)改变滤光片和双缝，观察干涉图样的变化改变滤光片和双缝，观察干涉图样的变化.3 3测量单色光波长测量单色
5、光波长(1)(1)转动测量头上的手轮，使分划板中心刻线对齐某一条亮条纹转动测量头上的手轮，使分划板中心刻线对齐某一条亮条纹中心，记下手轮上的读数中心，记下手轮上的读数a a1 1；转动手轮，使分划板中心刻线对；转动手轮，使分划板中心刻线对齐另一条亮条纹中心，记下手轮上的读数齐另一条亮条纹中心，记下手轮上的读数a a2 2.(2)(2)测出测出n n条亮纹间的距离条亮纹间的距离a=aa=a2 2-a-a1 1，进而求出相邻两条亮条纹间，进而求出相邻两条亮条纹间距离距离:yy=.=.(3)(3)双缝间的距离双缝间的距离d d是已知的，双缝到屏的距离是已知的，双缝到屏的距离l l用米尺测出，利用米尺
6、测出，利用表达式用表达式=求单色光的波长求单色光的波长.(4)(4)换用不同颜色的滤光片重复上述步骤，并求出相应的波长换用不同颜色的滤光片重复上述步骤，并求出相应的波长.1.1.刻度尺和测量头出现的读数误差对实验结果的影响很大；因刻度尺和测量头出现的读数误差对实验结果的影响很大；因此采取多测几条条纹间距和多次测量取平均值的办法减小误差此采取多测几条条纹间距和多次测量取平均值的办法减小误差.2.2.单缝、双缝不是严格相互平行，其中心没有位于遮光筒的轴单缝、双缝不是严格相互平行，其中心没有位于遮光筒的轴线上以及单缝到双缝的距离不是严格相等造成误差；应尽量把线上以及单缝到双缝的距离不是严格相等造成误
7、差；应尽量把单缝、双缝调平行，调节单缝到双缝的距离相等并使它们的中单缝、双缝调平行，调节单缝到双缝的距离相等并使它们的中心大致位于遮光筒的轴线上心大致位于遮光筒的轴线上.1.1.爱护仪器，双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，使用时应注爱护仪器，双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，使用时应注意意:(1)(1)要轻拿轻放；要轻拿轻放；(2)(2)不要随便拆分遮光筒、测量头等元件；不要随便拆分遮光筒、测量头等元件；(3)(3)滤光片、单缝、双缝、目镜等会粘附灰尘，应该用擦镜纸轻滤光片、单缝、双缝、目镜等会粘附灰尘，应该用擦镜纸轻轻擦拭，不要用其他物品擦拭或用口吹气除尘轻擦拭，不要用其他物品擦拭或用口吹气除尘
8、2.2.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近.3.3.实验时应调整光源、单缝、双缝和光屏、测量头共轴，单缝实验时应调整光源、单缝、双缝和光屏、测量头共轴，单缝和双缝安装时应竖直且相互平行，遮光筒的轴线要与光具座导和双缝安装时应竖直且相互平行，遮光筒的轴线要与光具座导轨平行若不共轴或单缝与双缝不平行则会引起干涉条纹亮度轨平行若不共轴或单缝与双缝不平行则会引起干涉条纹亮度小，不清晰，不便于观察和测量小，不清晰，不便于观察和测量4.4.分划板上的刻线应与干涉条纹的亮分划板上的刻线应与干涉条纹的亮(暗暗)线平行，否则会增大线平行，否则会增大测量结果的误差
9、测量结果的误差5.5.双缝、测量头安装到遮光筒上时要装到底，使各部件的定位双缝、测量头安装到遮光筒上时要装到底，使各部件的定位面紧密吻合，否则影响测量结果面紧密吻合，否则影响测量结果为增加实验的可见性的效果，在光源和滤光片间增加一个凸透为增加实验的可见性的效果，在光源和滤光片间增加一个凸透镜，有条件的学校用氦氖激光器作光源，在暗室的墙壁或屏幕镜，有条件的学校用氦氖激光器作光源，在暗室的墙壁或屏幕上完成该实验上完成该实验.双缝干涉图样的观察双缝干涉图样的观察【典例典例1 1】用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样，双缝之间用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样，双缝之间的距离是的距离是0.20 mm
10、,0.20 mm,用的是绿色滤光片用的是绿色滤光片,在毛玻璃屏上可以看到绿在毛玻璃屏上可以看到绿色干涉条纹色干涉条纹,问：问：(1)(1)毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直还是平行？毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直还是平行？(2)(2)如果把毛玻璃屏向远离双缝方向移动，相邻两亮条纹中心的如果把毛玻璃屏向远离双缝方向移动，相邻两亮条纹中心的距离如何变化？距离如何变化？(3)(3)如果把光源与单缝向双缝方向移动，相邻两亮条纹中心的距如果把光源与单缝向双缝方向移动，相邻两亮条纹中心的距离如何变化？离如何变化？(4)(4)如果把绿色滤光片换为红色，相邻两亮条纹中心的距离增大如果把绿色滤光片换为红色，相邻两亮
11、条纹中心的距离增大了，说明哪种色光波长长？了，说明哪种色光波长长？(5)(5)如果改用间距是如果改用间距是0.25 mm0.25 mm的双缝，相邻两亮条纹中心的距离的双缝，相邻两亮条纹中心的距离如何变化？如何变化？【规范解答规范解答】由光的干涉原理可知由光的干涉原理可知,干涉条纹与双缝平行干涉条纹与双缝平行.由由yy=可知相邻两亮条纹中心距离可知相邻两亮条纹中心距离yy与与l、d d、有关，与有关，与其他因素无关，因此把毛玻璃屏向远离双缝方向移动，其他因素无关，因此把毛玻璃屏向远离双缝方向移动，l变大，变大，相邻两亮条纹中心距离变大相邻两亮条纹中心距离变大;光源与单缝向双缝方向移动，相邻光源与
12、单缝向双缝方向移动，相邻两亮条纹中心距离不变两亮条纹中心距离不变;相邻两亮条纹中心的距离增大，说明红相邻两亮条纹中心的距离增大，说明红光波长长光波长长;改用间距是改用间距是0.25 mm0.25 mm的双缝，的双缝，d d增大增大,相邻两亮条纹中相邻两亮条纹中心距离变小心距离变小.答案：答案：(1)(1)平行平行 (2)(2)变大变大 (3)(3)不变不变 (4)(4)红光红光 (5)(5)变小变小 装置的安装与调试原理的考查装置的安装与调试原理的考查【典例典例2 2】(1)(1)如图甲所示，在如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长用双缝干涉测光的波长”实验实验中，光具座上放置的光学元件依次为中
13、，光具座上放置的光学元件依次为光源、光源、_、_、_、遮光筒、遮光筒、光屏光屏.对于某种单色光，为增加相邻亮纹对于某种单色光，为增加相邻亮纹(暗纹暗纹)间的距离，可采取间的距离，可采取_或或_的方法的方法.(2)(2)如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是去掉的部件是_(_(填数字代号填数字代号)；(3)(3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1 1条亮纹，读条亮纹，读出手轮的读数如图乙所示出手轮的读数如图乙所示.继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第继续转动手轮，使分划板
14、中心刻线对准第1010条亮纹，读出手轮条亮纹，读出手轮的读数如图丙所示的读数如图丙所示.则两条纹的间距是则两条纹的间距是_mm_mm；(4)(4)如果已经量得双缝的间距是如果已经量得双缝的间距是0.30 mm 0.30 mm、双缝和光屏之间的距、双缝和光屏之间的距离是离是900 mm 900 mm，则待测光的波长是，则待测光的波长是_m(_m(取三位有效数字取三位有效数字).).【规范解答规范解答】(1)(1)依据各元件的作用和实验要求可知光具座上放依据各元件的作用和实验要求可知光具座上放置的光学元件依次为光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒和光置的光学元件依次为光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒和
15、光屏，因此屏，因此滤光片、滤光片、单缝、单缝、双缝据双缝据yy 可知对于某可知对于某种单色光，种单色光，一定，要增加相邻亮纹一定，要增加相邻亮纹(暗纹暗纹)间的距离，可采取间的距离，可采取增大双缝与屏之间的距离增大双缝与屏之间的距离l或减小双缝的距离或减小双缝的距离d.d.(2)(2)由于激光的单色性和相干性好，因此可以去掉的部件是滤光由于激光的单色性和相干性好，因此可以去掉的部件是滤光片和单缝片和单缝.(3)(3)由图乙得读数是由图乙得读数是0.045 mm0.045 mm，由图丙得读数是，由图丙得读数是14.535 mm14.535 mm，因，因此此 .(4)(4)由由yy=，得，得=5.
16、37=5.371010-4-4 mm=5.37 mm=5.371010-7-7 m.m.答案：答案：(1)(1)滤光片滤光片 单缝单缝 双缝双缝 增大双缝与屏之间的距离增大双缝与屏之间的距离l减小双缝的距离减小双缝的距离d (2)(3)1.610d (2)(3)1.610(4)5.37(4)5.371010-7-71.1.在做双缝干涉实验时，若在双缝前后各放置一个偏振片，当在做双缝干涉实验时，若在双缝前后各放置一个偏振片，当两个偏振片的透振方向相互垂直时两个偏振片的透振方向相互垂直时()()A A光屏上仍有干涉条纹，但亮条纹的亮度减小光屏上仍有干涉条纹，但亮条纹的亮度减小B B光屏上仍有干涉条
17、纹，但亮条纹的亮度增大光屏上仍有干涉条纹，但亮条纹的亮度增大C C干涉条纹消失，但仍有光照射到光屏上干涉条纹消失，但仍有光照射到光屏上D D干涉条纹消失，光屏上一片黑暗干涉条纹消失，光屏上一片黑暗【解析解析】选选C.C.若两个偏振片互相垂直，则振动方向垂直，不符若两个偏振片互相垂直，则振动方向垂直，不符合产生干涉的条件，因为产生干涉的条件是：频率相同，振动合产生干涉的条件，因为产生干涉的条件是：频率相同，振动方向相同故选方向相同故选C.C.2.2.在开展探究性学习的活动中，小明设计了在开展探究性学习的活动中，小明设计了观察光的干涉现观察光的干涉现象象的实验的实验.小明设计的实验装置如图所示，在
18、光源正常发光的小明设计的实验装置如图所示，在光源正常发光的情况下，光屏上根本看不到光亮的痕迹，其原因是情况下，光屏上根本看不到光亮的痕迹，其原因是()()A A没有插滤光片没有插滤光片B B光源亮度偏高光源亮度偏高C C遮光筒与光源等元件不共轴遮光筒与光源等元件不共轴D D缝本身的宽度过大缝本身的宽度过大【解析解析】选选C.C.滤光片的作用是让进入遮光筒的是单色光，缝的滤光片的作用是让进入遮光筒的是单色光，缝的宽度过大在光屏上得到的是光斑，光源亮度偏高都不是造成光宽度过大在光屏上得到的是光斑，光源亮度偏高都不是造成光屏上看不到光亮的痕迹的原因，屏上看不到光亮的痕迹的原因，A A、B B、D D
19、错；光源、单缝、双缝错；光源、单缝、双缝三者的中心不在遮光筒的轴线上时，光将射在遮光筒壁上而不三者的中心不在遮光筒的轴线上时，光将射在遮光筒壁上而不在光屏上，在光屏上，C C对对.3.(20123.(2012南通模拟南通模拟)双缝干涉实验双缝干涉实验装置如图所示，双缝间的距离为装置如图所示，双缝间的距离为d d，双缝到像屏的距离为双缝到像屏的距离为L L，调整实验，调整实验装置使得像屏上可以看到清晰的干装置使得像屏上可以看到清晰的干涉条纹关于干涉条纹的情况，涉条纹关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是下列叙述正确的是()()A A若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将变得不清若将像屏向左平
20、移一小段距离，屏上的干涉条纹将变得不清晰晰B B若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹C C若将双缝间距离若将双缝间距离d d减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小变小D D若将双缝间距离若将双缝间距离d d减小，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离减小，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大增大【解析解析】选选B B、D.D.根据根据yy ，l变化，屏上仍有清晰的干涉变化，屏上仍有清晰的干涉条纹，只是条纹间距发生变化，条纹，只是条纹间距发生变化，A A错，错，B B对；对；d d减小时，减小时，yy变变
21、大，大，C C错，错，D D对对4.(20124.(2012浦东模拟浦东模拟)在观察光的双缝干涉现象的实验中：在观察光的双缝干涉现象的实验中：(1)(1)将激光束照在如图所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是将激光束照在如图所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是图中的图中的()()(2)(2)换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观察到的条纹宽度将上观察到的条纹宽度将_；保持双缝间隙不变，减小双缝；保持双缝间隙不变，减小双缝到光屏的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将到光屏的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将_(_(以上空以上空格均选填
22、格均选填“变宽变宽”、“变窄变窄”或或“不变不变”).).【解析解析】(1)(1)双缝干涉是等间距的条纹，故选双缝干涉是等间距的条纹，故选A.A.(2)(2)据据yy 可知换用间隙更小的双缝，条纹变宽；减小双缝可知换用间隙更小的双缝，条纹变宽；减小双缝到光屏的距离，条纹变窄到光屏的距离，条纹变窄.答案：答案：(1)A (2)(1)A (2)变宽变宽 变窄变窄5.5.如图所示是利用双缝干涉测定单色光波长的实验装置，滤光如图所示是利用双缝干涉测定单色光波长的实验装置，滤光片的作用是片的作用是_，单缝的作用是，单缝的作用是_，双缝的作用是，双缝的作用是_，单缝和双缝之间的方向关系是单缝和双缝之间的方
23、向关系是_【解析解析】滤光片的作用是获得单色光；单缝的作用是产生线光滤光片的作用是获得单色光；单缝的作用是产生线光源；双缝的作用是产生相干光源；单缝和双缝之间的方向关系源；双缝的作用是产生相干光源；单缝和双缝之间的方向关系是平行是平行.答案：答案：获得单色光获得单色光 产生线光源产生线光源 产生相干光源产生相干光源 平行平行6.(20126.(2012镇江模拟镇江模拟)某同学自己动手利用某同学自己动手利用如图所示的装置观察光的干涉现象，其中如图所示的装置观察光的干涉现象，其中A A为单缝屏，为单缝屏，B B为双缝屏，整个装置位于为双缝屏，整个装置位于一暗箱中，实验过程如下：一暗箱中，实验过程如
24、下：(1)(1)该同学用一束太阳光照射该同学用一束太阳光照射A A屏时，屏屏时，屏C C上没有出现干涉条纹；上没有出现干涉条纹；移去移去B B后，在屏上出现不等间距条纹，此条纹是由于产生后，在屏上出现不等间距条纹，此条纹是由于产生_的；的；(2)(2)移去移去A A后，遮住缝后，遮住缝S S1 1或缝或缝S S2 2中的任一个，中的任一个，C C上均出现一窄亮斑上均出现一窄亮斑出现以上实验结果的主要原因是出现以上实验结果的主要原因是_._.【解析解析】(1)(1)用太阳光照射用太阳光照射A A时，屏时，屏C C上没有出现干涉条纹，是因上没有出现干涉条纹，是因为太阳光经为太阳光经A A分光到分光
25、到S S1 1、S S2 2上不能形成相干光，移去上不能形成相干光，移去B B后，在屏上后，在屏上出现了不等间距的条纹，是因为太阳光经过出现了不等间距的条纹，是因为太阳光经过A A的的S S缝发生了衍射缝发生了衍射现象现象(2)(2)移去移去A A后，遮住缝后，遮住缝S S1 1或缝或缝S S2 2中的任一个，中的任一个，C C上均出现一窄亮斑上均出现一窄亮斑说明缝说明缝S S1 1、S S2 2都太宽，都不能单独地形成单缝衍射都太宽，都不能单独地形成单缝衍射答案：答案：(1)(1)光的衍射光的衍射 (2)(2)缝缝S S1 1、S S2 2太宽太宽7.(20127.(2012合肥模拟合肥模拟
26、)在在用双缝干涉测光的波长用双缝干涉测光的波长实验中，将实验中，将双缝干涉实验仪按照要求安装在光具座上，如图甲所示双缝干涉实验仪按照要求安装在光具座上，如图甲所示.从仪器从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l=600 mm=600 mm，选用缝间，选用缝间距距d=0.20 mmd=0.20 mm的双缝屏，调整实验装置，观察到双缝干涉条纹的双缝屏，调整实验装置，观察到双缝干涉条纹.(1)(1)选用带有游标尺的测量头选用带有游标尺的测量头(如图乙所示如图乙所示)测量相邻两条亮条纹测量相邻两条亮条纹间的距离，转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某一间的距
27、离，转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹条亮条纹(将这一条纹选定为第将这一条纹选定为第1 1亮条纹亮条纹)的中心，此时游标尺上的中心，此时游标尺上的示数为的示数为a a1 1=1.15 mm=1.15 mm；继续转动测量头的手轮，使分划板的中；继续转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐第心刻线对齐第6 6亮条纹的中心，此时游标尺上的示数情况如图丙亮条纹的中心，此时游标尺上的示数情况如图丙所示，其读数为所示，其读数为a a2 2=_ mm.=_ mm.(2)(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹或暗纹)间的间的距离距离yy=_ mm=_ mm；(3)(3)实验中测出的光的波长实验中测出的光的波长_ m.(_ m.(取三位有效数字取三位有效数字)【解析解析】(1)(1)由图丙得读数由图丙得读数a a2 2=8 mm+19=8 mm+190.05 mm=8.95 mm0.05 mm=8.95 mm(2)(2)由由yy=1.56 mm=1.56 mm(3)(3)由由yy=，得，得=1.56 mm=5.201.56 mm=5.201010-4-4 mmmm=5.205.201010-7-7 m m答案：答案：(1)8.95 (2)1.56 (3)5.20(1)8.95 (2)1.56 (3)5.201010-7-7