第65講用雙縫干涉實驗測量光的波長（講義）（原卷版）

第65講用雙縫干涉實驗測量光的波長目錄復(fù)習(xí)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點一教材原型實驗【夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理】知識點實驗?zāi)康摹⑵鞑?、原理、步驟、注意事項、誤差分析【提升·必考題型歸納】考向1實驗原理與操作考向2數(shù)據(jù)處理與誤差分析考點二創(chuàng)新實驗方案【夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理】知識點實驗器材的創(chuàng)新【提升·必考題型歸納】考向?qū)嶒炂鞑牡膭?chuàng)新真題感悟理解和掌握用雙縫干涉實驗測量光的波長實驗原理，并會做出必要的誤差分析。2、能夠在原型實驗基礎(chǔ)上，通過對實驗的改進(jìn)或者創(chuàng)新，做出同類探究?？键c要求考題統(tǒng)計考情分析用雙縫干涉實驗測量光的波長2022年海南卷第12題2021年6月浙江卷第18題各地高考對用雙縫干涉實驗測量光的波長這個實驗的考查近幾年頻度不是太高，即使考查難度也不大?？键c一教材原型實驗知識點實驗?zāi)康?、器材、原理、步驟、注意事項、誤差分析1．實驗原理單色光通過單縫后，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，圖樣中相鄰兩條亮(暗)條紋間距Δx與雙縫間距d、雙縫到屏的距離l、單色光波長λ之間滿足λ＝eq\f(d,l)Δx。2．實驗過程(1)觀察雙縫干涉圖樣①將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如圖所示。②接好光源，打開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光。③調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿遮光筒軸線到達(dá)光屏。④安裝單縫和雙縫，盡量使縫的中點位于遮光筒的軸線上，使單縫與雙縫平行，二者間距約為5～10cm。⑤在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋。(2)測定單色光的波長①安裝測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋。②使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋的中央，記下此時手輪上的讀數(shù)a1，將該條紋記為第1條亮條紋；轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線移動至另一亮條紋的中央，記下此時手輪上的讀數(shù)an，將該條紋記為第n條亮條紋。③用刻度尺測量雙縫與光屏間距離l(d是已知的)。④改變雙縫間的距離d，雙縫到屏的距離l，重復(fù)測量。3．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)條紋間距Δx＝eq\f(an－a1,n－1)。(2)波長λ＝eq\f(d,l)Δx。(3)計算多組數(shù)據(jù)，求λ的平均值。4．注意事項(1)安裝時，要保證光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且間距適當(dāng)。(2)光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近。(3)調(diào)節(jié)的基本依據(jù)：照在光屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測量頭與遮光筒不共軸；干涉條紋不清晰，一般原因是單縫與雙縫不平行。考向1實驗原理與操作1．利用雙縫干涉測定光的波長的實驗中，雙縫間距，雙縫到光屏間的距離，實驗時，接通電源使光源正常發(fā)光，調(diào)整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。

（1）若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，該同學(xué)可。A．將單縫向雙縫靠近

B．將屏向靠近雙縫的方向移動C．將屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動

D．使用間距更小的雙縫（2）正確操作后，該組同學(xué)用某種單色光照射雙縫得到干涉條紋如圖所示，分劃板在圖中A、B位置時游標(biāo)卡尺讀數(shù)也如圖中所給出，則：

①分劃板在圖中A、B位置時由游標(biāo)卡尺讀數(shù)求得相鄰兩條紋間距。②該單色光的波長m。2．某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置做“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗。

（1）圖甲中的a、b、c分別是A．單縫、濾光片、雙縫B．濾光片、單縫、雙縫C．單縫、雙縫、濾光片（2）該小組同學(xué)在目鏡中觀察到的干涉圖樣為（填“A”或“B”）。（3）下列說法正確的是。A．若僅將藍(lán)色濾光片換成紅色濾光片，則相鄰干涉條紋間距變寬B．若僅將單縫向雙縫移動一小段距離，則相鄰干涉條紋間距變寬C．若僅增大雙縫間的距離，則相鄰干涉條紋間距變小D．若去掉濾光片，則干涉現(xiàn)象消失（4）實驗中，選用紅色濾光片測量紅光的波長，測得雙縫間的距離，雙縫與屏之間的距離，通過測量頭觀察第1條亮條紋的讀數(shù)為3.645mm，轉(zhuǎn)動手輪，使分劃線向一側(cè)移動，使分劃板的中心刻線對齊第6條亮條紋的中心，觀察第6條亮條紋的位置如圖乙所示，其讀數(shù)為mm，由此求得紅光的波長為m（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。

考向2數(shù)據(jù)處理與誤差分析3．利用雙縫干涉測定光的波長的實驗中，雙縫到光屏間的距離，雙縫間距，實驗時，接通電源使光源正常發(fā)光，調(diào)整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。

（1）若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，該同學(xué)可。A．將單縫向雙縫靠近

B．將屏向靠近雙縫的方向移動C．將屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動

D．使用間距更小的雙縫（2）某種單色光照射雙縫得到干涉條紋如圖所示，分劃板在圖中A位置時游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為，在B位置時游標(biāo)卡尺如圖所示，則其讀數(shù)為mm，相鄰兩條紋間距mm，該單色光的波長m。

（3）該同學(xué)通過測量頭的目鏡觀察單色光的干涉圖樣時，發(fā)現(xiàn)里面的條紋與分劃板豎線不平行（如上圖所示），則波長的測量結(jié)果。A．偏大

B．偏小

C．無影響4．在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，（1）在觀察白光的干涉圖樣時，現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、透鏡D、單縫E等光學(xué)元件，如圖甲所示將白光光源C放在光具座最右端，依次放置其他光學(xué)元件，由右至左，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、、、、A。

（2）一同學(xué)通過測量頭的目鏡觀察單色光的干涉圖樣時，發(fā)現(xiàn)里面的亮條紋與分劃板豎線未對齊，如圖乙所示，若要使兩者對齊，該同學(xué)應(yīng)如何調(diào)節(jié)()A．僅左右轉(zhuǎn)動透鏡

B．僅旋轉(zhuǎn)單縫

C．僅旋轉(zhuǎn)雙縫

D．僅旋轉(zhuǎn)測量頭（3）實驗中，用測量頭得到某次條紋讀數(shù)為x=1.310mm，則此測量數(shù)據(jù)是選用了測量頭（選填“丙”或“丁”）測量得到的。（4）為了使測得單色光的條紋間距增大，在其它條件不變情況下，以下做法合適的是()A．增大單縫與雙縫間距

B．增大雙縫與毛玻璃屏間距C．增大兩雙縫間距離

D．增強(qiáng)光源亮度考點二創(chuàng)新實驗方案知識點實驗器材的創(chuàng)新考向?qū)嶒炂鞑牡膭?chuàng)新1．小沈同學(xué)進(jìn)行“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗，（1）其中部分器材如下：A．白熾燈

B．凸透鏡C．單縫片

D．濾光片E.測量頭

F.雙縫片將以上器材安裝在光具座遮光筒上時，自光源起合理的順序是（填字母）：A、B、、、F、E。（2）某次觀察時，透過測量頭觀察到了綠光的干涉條紋，但條紋的亮度很低，為了便于測量，下列方法能夠使條紋亮度增加的是。A．增加光源的功率B．將毛玻璃換成透明玻璃C．調(diào)節(jié)測量頭的位置（3）下列圖示中條紋間距表示正確的是。

（4）如圖所示是小沈同學(xué)改為參考課本上“用光傳感器做雙縫干涉的實驗”進(jìn)行實驗，圖甲、乙分別對應(yīng)的是第一、二次實驗得到的干涉圖線。比較甲、乙兩圖線可判斷，第一次實驗中。

A．單縫與雙縫的間距一定較大B．光強(qiáng)度較小C．光源到雙縫的距離較大D．雙縫到光傳感器的距離可能較小2．（1）某同學(xué)利用圖（甲）所示的裝置研究光的干涉和衍射，將刀片在涂有墨汁的玻璃片上劃過便可得到單縫、不同間距雙縫的縫屏，光電傳感器可用來測量光屏上光強(qiáng)的分布。①某次實驗時，在電腦屏幕上得到圖（乙）所示的兩種光a、b的光強(qiáng)分布，這位同學(xué)在縫屏上安裝的是（選填“單縫”或“雙縫”）。由該圖像兩條曲線的特征可知（填選項）。A．以相同角度斜射到同一玻璃板透過平行表面后，a光側(cè)移量小B．若兩光均由氫原子能級躍遷產(chǎn)生，產(chǎn)生a光的能級能量差小C．以相同的入射角從水中射入空氣，在空氣中只能看到一種光時，一定是a光D．分別照射在同一金屬板，若b光能引起光電效應(yīng)，a光也一定能②當(dāng)做干涉現(xiàn)象研究時，選用間距較大的雙縫相比于間距較小的雙縫，在光屏上可觀察到的條紋個數(shù)（選填“