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2012高中物理 13.4 实验:用双缝干涉测量光的波长课件 新人教版选修3-4


双缝干涉图样的特点

【例证1】(2011·北京高考)如图所
示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝 S时,在光屏P上观察到干涉条纹,要 得到相邻条纹间距更大的干涉图样, 可以( ) B. 减小双缝屏到光屏的距离 D. 将绿光换为紫光

A. 增大S1与S2的间距 C. 将绿光换为红光

【解析】选C.双缝干涉的条纹间距公式:?x ? ?, 增大S1与S2 的间距就是增大d,所以条纹间距变小,A错误;减小双缝屏

l d

到光屏的距离就是减小l,条纹间距减小,B错误;红光波长
比绿光波长长,紫光波长比绿光波长短,所以将绿光换为红 光可使条纹间距增大,C正确,D错误.

实验的操作与数据处理 【例证2】(2011·潍坊高二检测)在“用双缝干涉测光的

波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上,
如图甲所示,并选用缝间距d=0.2 mm的双缝屏.从仪器注明 的规格可知,像屏与双缝屏间的距离L=700 mm.然后,接通 电源使光源正常工作.

(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50个分度.

某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第1次映入眼帘的
干涉条纹如图乙(a)所示,图乙(a)中的数字是该同学给各暗 纹的编号,此时图乙(b)中游标尺上的读数x1=1.16 mm;接着 再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示,此时图丙 (b)中游标尺上的读数x2=_____mm;

(2)利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间
的距离Δ x=_____mm;这种色光的波长λ =_____nm.

【解析】(1)由游标尺的读数规则可知 x2=(15.0+1×0.02) mm=15.02 mm;

(2)图乙(a)中暗纹与图丙(a)中暗纹间的间隔为6个,故
x 2 ? x1 =2.31 mm; 6 由Δx= l ? 可知λ= d ? ?x =6.6×102 nm. d l

Δx=

答案:(1)15.02

(2)2.31

6.6×102

一、选择题
1.某同学在做双缝干涉实验时,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不一致,相差较大
B.滤光片、单缝、双缝的中心在同一高度 C.单缝与双缝不平行 D.光源发出的光太强

【解析】选A、C.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,中心位置在遮光筒的轴线,单缝与双
缝要互相平行才能使实验成功.当然还要使光源发出的光束不 能太暗,据上述分析可知选项A、C正确.

2.(2011·沈阳高二检测)做双缝干涉实验时,要增大屏上相 邻亮条纹之间的距离,可以采取的措施是( )

A.减小双缝到屏的距离
C.增大双缝之间的距离

B.增大光的频率
D.增大光的波长
l d

【解析】选D.由双缝干涉中条纹宽度的表达式Δx= ? 可知, 增大条纹宽度Δx,可以增大双缝到屏的距离l、减小双缝之 间的距离d,或者增大光的波长λ,故A、C错,D对;增大光的 频率,则减小了光的波长,条纹宽度减小,故B错.

3.(2011·连云港高二检测)用单色光做双缝干涉实验,在光 屏上某点P,从中央O点开始计数,P点恰为第三条亮纹,现改 用频率较高的单色光照射,其他的条件不变,那么( )

A.P处仍为第三条亮纹
B.P处可能是第四条亮纹 C.P处可能是第二条亮纹

D.若将光屏向双缝移近一些,在P处可能看到第二条亮纹
【解析】选B.频率高,则波长短,双缝到P点光程差不变,故 A、C错,B对;若将光屏向双缝移近一些,条纹间距变小,故 D错.

4.(2011·赣州高二检测)某同学按实验装置安装好仪器后, 观察光的干涉现象,获得成功.若他在此基础上对仪器的安装 有如下改动,则仍能使实验成功的是( )

A.将遮光筒的光屏向靠近双缝的方向移动少许,其他不动 B.将滤光片移至单缝和双缝之间,其他不动 C.将单缝向双缝移动少许,其他不动 D.将单缝与双缝的位置互换,其他不动

【解析】选A、B、C.干涉条纹是双缝发出的光叠加的结果, 双缝后面的区域处处存在光,所以移动光屏,条纹仍然有, 故A、C对;将滤光片移至单缝和双缝之间,照到双缝上的光 仍是振动情况完全一样的光源,故B对;将单缝与双缝的位置

互换,失去了产生干涉的条件,故D错.

5.(2011·镇江高二检测)用单色光做双缝干涉实验,下列说

法中正确的是(

)

A.相邻干涉条纹之间距离相等 B.中央亮条纹宽度是两边亮条纹宽度的两倍 C.屏与双缝之间距离减小,则屏上条纹间的距离增大 D.在实验装置不变的情况下,红光的条纹间距小于蓝光的条 纹间距

【解析】选A.由于干涉条纹间的距离Δx=

l ·λ,相邻干涉 d

条纹之间的距离相等,因为λ红>λ蓝,所以Δx红>Δx蓝.双缝 与屏之间的距离越大,干涉条纹间的距离越大,故A正确,B、 C、D均错.

二、非选择题

6.某同学自己动手制作如图所示的装置观察光的干涉现象,其
中A为单缝屏,B为双缝屏,整个装置位于一暗箱中,实验过程如 下:

(1)该同学用一束太阳光照射A屏时,屏C上没有出现干涉条纹; 移去B后,在屏上出现不等间距条纹,此条纹是由于_____产生

的.
(2)移去A后,遮住缝S1或缝S2中的任一个,C上均出现一窄亮斑. 出现以上实验结果的主要原因是______________________. 【解析】(1)移去B后只剩下单缝,故发生单缝衍射形成条纹, 故此条纹是由于光的衍射产生的.

(2)没有出现条纹而只出现一个窄亮斑,说明衍射现象不明显,
故主要原因是双缝S1、S2太宽. 答案:(1)光的衍射 (2)双缝S1、S2太宽

7.(2011·长沙高二检测)在“用双缝干涉测光的波长”的实 验中,调节分划板的位置,使分划板中心刻线对齐某亮条纹

的中心,测量如图所示,此时螺旋测微器的读数是_____mm.
转动手轮,使分划线向一侧移动到另一条亮条纹中心位置, 由螺旋测微器再读出一组数.若实验测得的4条亮条纹中心间 的距离Δ x=0.960 mm.已知双缝间距d=1.5 mm,双缝到屏的距 离l=100 cm,则对应的光波波长为λ =_____cm.

【解析】根据螺旋测微器的读数规则,读数为1.180 mm;
l 0.960 ?10?3 100 ?10?2 ? ?, 根据公式 ?x ? ?,即 ?3 d 3 1.5 ?10

解得λ=4.8×10-7 m=4.8×10-5 cm. 答案:1.180 4.8×10-5

8.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,要把它们放在图甲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,使光束能直接沿
遮光筒轴线把屏照亮; ②按合理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用米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_____.

(3)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐,将该亮 纹定为第1条亮纹,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条亮纹中心对齐,记 下此时图丙中手轮上的示数_____mm,求得相邻亮纹的间距 Δ x为_____mm.

(4)已知双缝间距d为2.0×10-4 m,测得双缝到屏的距离l为
0.700 m,由计算式λ =_____,求得所测红光波长为_____m.

【解析】(1)该实验仪器放置的顺序:C、E、D、B、A. (2)在安装时,应注意单缝与双缝平行、单缝与双缝竖直 (3)图乙的读数是2.320 mm,图丙的读数是13.870 mm,则 Δx= 13.870 ? 2.320 mm =2.310 mm.
6 ?1

(4)由公式Δx=

l λ得λ= d Δx,代入数据解得 d l

λ=6.6×10-7 m. 答案:(1)E、D、B (3)13.870 2.310 (2)单缝与双缝平行 (4) d Δx
l

单缝与双缝竖直

6.6×10-7


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