2018版浙江省高考物理教师文档讲义：第十一章实验十八-用双缝干涉测量光的波长(选考)（5页） 5页

实验十八　用双缝干涉测量光的波长(选考)‎ ‎(同时练习使用测量头)‎ ‎[考纲解读]　(1)知道获得理想干涉条纹的实验要求。(2)知道测量头的使用方法，会测量明条纹的间距。(3)会用控制变量的方法，分别研究光的颜色、双缝距离和双缝与屏之间距离等与条纹间距的关系。(4)会根据给出的波长表达式计算不同颜色的波长。‎ 附：测量头的构造及使用 如图甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会向左右移动，测量时，应使分 划板中心刻度对齐条纹的中心，如图乙所示，记下此时手轮上的读数。‎ 两次读数之差就表示这两条条纹间的距离。‎ 实际测量时，要测出n条明纹(暗纹)的宽度，设为a，那么Δx＝。‎ 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。‎ 考点一　实验操作及实验现象分析 ‎1．(多选)某同学在做双缝干涉实验时，按装置图安装好实验装置，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于(　　)‎ A．光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大 B．没有安装滤光片 C．单缝与双缝不平行 D．光源发生的光束太强 解析　安装实验器材时要注意：光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合，光源与光屏正面相对，滤光片、单缝和双缝要在同一高度，中心位置在遮光筒轴线上，单缝与双缝要相互平行，才能使实验成功。当然还要使光源发出的光束不致太暗。综上所述，可知选项A、C正确。‎ 答案　AC ‎2．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。‎ ‎(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：‎ ‎①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；‎ ‎②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；‎ ‎③用刻度尺测量双缝到屏的距离；‎ ‎④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。‎ 在操作步骤②时还应注意________________和________________。‎ 解析　(1)滤光片E可以从白光中选出单色红光，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②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　(2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行　单缝、双缝间的距离要适当 考点二　实验数据处理 ‎1．如图所示，在利用双缝干涉测量光的波长的实验中，需要从标尺上读出某条亮纹的位置。图中所示的读数是______ mm。‎ 若缝与缝间相距d，双缝到屏间的距离为L，相邻两个亮条纹中心的距离为Δx，则光的波长表示为λ＝________(字母表达式)，某同学在两个亮条纹之间测量，测出以下结果，其他数据为：d＝0.20 mm，L＝700 mm，测量Δx 的情况如图所示，由此可计算出该光的波长为：λ＝________ m。‎ 解析　从图中可以看出，主尺示数为5 mm，游标尺第12条刻线与主尺上的刻线对齐，即游标尺示数为：12×0.02 mm＝0.24 mm，图中的游标卡尺的示数为：5 mm＋0.24 mm＝5.24 mm。由干涉条纹间距的计算公式：Δx＝λ，解得光的波长表达式为：λ＝。由图中可以求出条纹间距为：Δx＝ mm＝1.96 mm，代入数据解得光的波长为：λ＝5.6×10－7 m。‎ 答案　5.24　Δx　5.6×10－7‎ ‎2．(2015·浙江瑞安中学高三月考)在“用双缝干涉测量单色光的波长”实验中，某同学准备的实验仪器包括以下元件：‎ A．白炽灯；B.单缝；C.毛玻璃屏；D.双缝；E.遮光筒；F.红色滤光片；G.凸透镜(其中双缝和光屏连在遮光筒上)‎ ‎(1)把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：A________EC。‎ ‎(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时10等分的游标卡尺位置如图甲所示，其读数为________ mm，继续转动测量头，使分划板中心刻线与第7条亮纹中心对齐，此时游标卡尺位置如图乙所示，其读数为________ mm。‎ ‎(3)若已知双缝间距为0.2 mm，测得双缝到屏的距离为70.00 cm，则所测红光波长为________。‎ 解析　‎ ‎(1)该实验中各元件的作用分别是：A.白炽灯——光源；B.单缝——产生相干光；C.毛玻璃屏——呈现能观察的像；D.双缝——作为产生干涉现象的两个波源；E.遮光筒——避免外界光线干扰，便于观察；F.红色滤光片——将白炽灯的其他色光过滤掉，只剩下红光；G.凸透镜——将光源的发散光束汇聚，产生放大的效果。所以正确的排列顺序是AGFBDEC。‎ ‎(2)甲图中游标尺上第8条线与主尺刻度对齐，读数为19 mm＋×8＝19.8 mm；乙图中游标尺上第3条线与主尺刻度对齐，读数为30 mm＋×3＝30.3 mm。‎ ‎(3)在双缝干涉现象中，条纹间距Δx＝λ，由(2)可知，条纹间距为Δx＝ mm＝1.75 mm，所以λ＝Δx＝×1.75 mm＝0.0 005 mm＝5×10－7 m。‎ 答案　(1)GFBD　(2)19.8　30.3　(3)5×10－7 m