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1、对应演练实验19用双缝干涉测光的波长对应演练-2-一、实验目的测定单色光的波长。二、实验原理相邻两条明(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的关系式为x=,只要测出x、d、l即可测出波长。三、实验器材光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺。对应演练-3-四、实验步骤1.安装仪器。(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。(2)接好光源,打开开关,使白炽灯正常发光。调节各部件的高度,使光源发出的光能沿轴线到达光屏。(3)安装单缝和双缝,中心位于遮光筒的轴线上,使双缝和单缝的缝平行。对应演练-4-2.观察与记录
2、。(1)调单缝与双缝间距为510cm时,观察白光的干涉条纹。(2)在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹。(3)调节测量头,使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心,记下手轮上的读数a1;转动手轮,使分划板向一侧移动,当分划板中心刻度线与第n条相邻的明条纹中心对齐时,记下手轮上的刻度数a2,则相邻两条纹间的距离x=。(4)换用不同的滤光片,测量其他色光的波长。五、数据处理对应演练-5-六、注意事项1.调节双缝干涉仪时,要注意调节光源的高度,使它发出的一束光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.调节测量头时,应使分划板中心刻线和
3、条纹的中心对齐,记清此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐,记下此时手轮上的读数,两次读数之差就表示这两个条纹间的距离。4.不要直接测x,要测几个条纹的间距,计算得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,红色在最外边。对应演练-6-典例(2018福建新罗月考)(1)如图所示,在“用双缝干涉测光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为光源、遮光筒、光屏,对于某种单色光,为增加相邻亮纹(暗纹)间的距离,可采取或的方法。对应演练-7-(2)如果将灯泡换成激光光源,该实验照样可以完成,这时可以去掉的部件是(填数字代号)。(3)转动测量头的
4、手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹,读下手轮的读数如图甲所示为mm,继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第10条亮条纹,读下手轮的读数如图乙所示为mm,则相邻两亮条纹的间距是mm。(4)如果已知量得双缝的间距是0.30mm、双缝和光屏之间的距离是900mm,则待测光的波长是m。(结果保留3位有效数字)对应演练-8-答案:(1)滤光片单缝双缝增大双缝到光屏的距离减小双缝间距离(2)(3)0.04514.5451.61(4)5.3710-7解析:(1)首先需要获取单色光,所以在光源后面需要有滤光片,然后要获取线光源,后面需要有单缝,要进行双缝干涉实验,所以在单缝后面是双缝滤光片单缝双缝(2)将灯
5、泡换成激光光源,激光的单色性好,不需要滤光片。对应演练-9-对应演练-10-用双缝干涉测光的波长问题的解决方法(1)明确双缝干涉条纹间距公式x=中各物理量的意义,其中x是相邻两条亮条纹(或暗条纹)的中心间距,d是双缝之间的距离,l是双缝到屏的距离,为光的波长。(2)熟记求解相邻两条亮条纹(或暗条纹)间的距离的公式中各物理量的意义。a1是使分划板的中心刻线对齐某条亮纹的中央时记下的手轮上的读数,将该条纹记为第1条亮纹,a2是转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一条亮纹的中央时记下的手轮上的读数,并将该条纹记为第n条亮纹。思维点拨光源发出的光经滤光片成为单色光,单色光通过单缝后,经双缝产生稳定的干涉
6、图样。通过测量d、L、x由公式就可计算出光的波长。对应演练-11-(4)将各物理量统一为国际单位代入求解。对应演练-12-1.(2018江西抚州期末)用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间距离的大小恰好是下图中游标卡尺的读数(如图1所示)d=mm,双缝到毛玻璃屏间的距离L=75cm,实验时先移动测量头上的手轮,把分化线对准靠近最左边的一条明条纹(记为第1条明条纹),并记下螺旋测微器的读数X1=mm。(如图2所示),然后转动手轮,把分划线向右边移动,直到对准第7条明条纹并记下螺旋测微器的读数X2=mm。(如图3所示),由以上测量数据求得该单色光的波长为nm。对应演练-13-对应演练-14-答案
7、:0.250.29914.700800解析:游标卡尺的主尺读数为0mm,游标读数为0.055=0.25mm,所以最终读数为0.25mm。螺旋测微器的固定刻度读数为0.0mm,可动刻度读数为0.0129.9=0.299mm,所以最终读数为0.299mm。螺旋测微器的固定刻度读数为14.5mm,可动刻度读数为0.0120.0=0.200mm,所以最终读数为14.700mm。对应演练-15-2.(2018北京海淀模拟)如图甲所示,在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,并选用缝间距d=0.20mm的双缝屏。然后,接通电源使光源正常工作。已知像屏与双缝屏间的距离L=700mm
8、。对应演练-16-(1)已知测量头上主尺的最小刻度是毫米,副尺(游标尺)上有20分度。某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,使分划板中心刻度线与某条纹A中心对齐,如图乙所示,此时测量头上主尺和游标尺的示数如图丙所示,则此示数为mm;接着再转动手轮,使分划板中心刻度线与某条纹B中心对齐,测得A条纹到B条纹间的距离为8.40mm。利用上述测量结果,经计算可得经滤光片射向双缝的色光的波长=m(保留2位有效数字)。(2)另一同学按实验装置安装好仪器后,观察到光的干涉现象很明显。若他对实验装置进行改动后,在像屏上仍能观察到清晰的条纹,且条纹数目有所增加。以下改动可能会实现这个效果的是。A.仅将滤光片移至
9、单缝和双缝之间B.仅将单缝与双缝间距增大少许C.仅将单缝与双缝的位置互换D.仅将红色滤光片换成绿色滤光片对应演练-17-答案:(1)0.254.810-7(2)D对应演练-18-3.(2018福建思明期中)如图甲,在利用双缝干涉测定光波波长时,首先调节光具座上的白炽灯、滤光片、单缝、双缝和遮光筒,使它们的中心,并使单缝和双缝竖直并且互相平行。已知单缝与双缝间的距离L1,双缝与屏的距离L2,双缝间距d。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准亮纹的中心如图乙所示,记下此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数。问:对应演练-19-对应演练-20-(1)下列说法正确的是;A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽D.换一个两缝之间距离较大的两缝,干涉条纹间距变窄E.去掉滤光片后,干涉现象消失(2)分划板的中心刻线分别对准第1条和第7条亮纹的中心时,手轮上的读数如图丙所示,则对准第1条时读数:X1=mm,对准第7条时读数:X2=mm;(3)写出计算波长的表达式。对应演练-21-对应演练-22-