2019_2020学年高考物理主题3光及其应用4实验：用双缝干涉测量光的波长学案（必修1）

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1、4　实验：用双缝干涉测量光的波长[学科素养与目标要求]　物理观念：1.掌握双缝干涉条纹间距的计算公式及推导过程.2.掌握用双缝干涉测波长的原理、操作、器材及注意事项.科学思维：会利用双缝干涉实验测量单色光的波长，加深对双缝干涉的理解.科学探究：1.根据用双缝干涉实验测波长的原理，会选用实验器材、规范实验操作.2.能进行分组、自主、合作探究，并对信息进行数据处理.一、实验原理如图1所示，两缝之间的距离为d，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略.图1两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离

2、OP0＝l.则相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距：Δx＝λ.若已知双缝间距，再测出双缝到屏的距离l和条纹间距Δx，就可以求得光波的波长.二、实验器材双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头.另外，还有学生电源、导线、刻度尺等.三、实验步骤1.将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图2所示.图22.接好光源，打开开关，使灯丝正常发光.3.调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏.4.安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两

3、者间距5～10cm，这时可观察白光的干涉条纹.5.在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹.四、数据处理1.安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹.2.使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮纹，则相邻两亮条纹间距Δx＝.3.用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的).4.重复测量、计算，求出波长的平均值.五、误差分析1.光波的波长很小，Δx、l的测

4、量对波长λ的影响很大.2.在测量l时，一般用毫米刻度尺；而测Δx时，用千分尺且采用“累积法”.3.多次测量求平均值.六、注意事项1.双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件.2.滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去.3.安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，间距大约5～10cm.4.调节的基本依据是：照在像屏上的光很弱.主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致.干涉条纹不清晰的

5、主要原因一般是单缝与双缝不平行.5.测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心.6.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近.一、双缝干涉条纹间距问题例1　(多选)(2017·全国卷Ⅱ)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是(　　)A.改用红色激光B.改用蓝色激光C.减小双缝间距D.将屏幕向远离双缝的位置移动E.将光源向远离双缝的位置移动答案　ACD解析　根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，要使

6、Δx增大，可以增大波长或增大双缝到屏的距离或缩小双缝间的距离，所以选项A、C、D正确，B、E错误.例2　在杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ＝5.89×10－7m，双缝间的距离d＝1mm，双缝到屏的距离l＝2m，则第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距为______________.答案　1.178×10－2m解析　由Δx＝λ可知Δx＝1.178×10－3m，则第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距为x＝10Δx＝1.178×10－2m.二、实验原理与操作例3　在“用双缝干涉测量光的波长”实验中(实

7、验装置如图3)，下列说法错误的是(　　)图3A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B.测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐C.为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距Δx＝D.将滤光片放在单缝与双缝之间不改变实验结果答案　A解析　调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，故A错误；测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，故B正确；n条亮条纹之间有n－1

8、个间距，相邻两条亮条纹的间距Δx＝，故C正确；根据实验原理知D正确.三、实验数据处理例4　在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，选用红色滤光片和间距为0.20mm的双缝，双缝与屏的距离为600mm.某同学正确操作后，在目镜中看到如图4甲所示的干涉条纹.换成紫色滤光片正确操作后，使测量头分划板刻线与第k级暗条纹中心对齐，在目镜中观测到的是图乙中的______(填字母)，此时测量头的读数为25.70mm.沿同一方向继续移动测量头使分划板刻线与第k＋5级暗条纹中心对齐，此时测量头标尺如图丙