實驗十七　用雙縫干涉測量光的波長

4/4實驗十七用雙縫干涉測量光的波長考情調(diào)研命題特征用雙縫干涉測量光的波長實驗在新高考卷中出現(xiàn)的頻次相對較少，其中在2021年6月浙江選考和2022年海南卷中有考查，近幾年考查熱度稍有降低，但本實驗在以前幾年，每年都有涉及。在備考2025年高考中還要引起重視1.考裝置：儀器的調(diào)節(jié)與組裝。2.考讀數(shù)：螺旋測微器或游標卡尺的讀數(shù)。3.考計算：計算波長的大小某實驗小組利用如圖所示裝置測量某種單色光的波長?！緦嶒炘怼浚?）單色光通過單縫后，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，若相鄰兩條亮（暗）條紋間距為Δx、雙縫間距為d、雙縫到屏的距離為l，則單色光波長λ滿足λ＝。【實驗步驟】（2）實驗時，先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。（3）若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，該同學(xué)可（填選項前字母）。A.將單縫向雙縫靠近 B.將屏向靠近雙縫的方向移動C.將屏向遠離雙縫的方向移動 D.使用間距更小的雙縫（4）關(guān)于實驗操作，下列說法錯誤的是（填選項前字母）。A.調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時，應(yīng)放上單縫和雙縫B.測量某條亮條紋位置時，應(yīng)使分劃板中心刻線與該亮條紋的中心對齊C.為了減少測量誤差，可測出n條亮紋間的距離a，求出相鄰兩亮條紋間距Δx＝a【數(shù)據(jù)處理】（5）若雙縫的間距為d，屏與雙縫間的距離為l，測得第1條暗條紋到第n條暗條紋之間的距離為Δx'，則單色光的波長λ＝。（6）某次測量時，選用的雙縫的間距為0.300mm，測得屏與雙縫間的距離為1.20m，第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56mm，則所測單色光的波長為nm（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。

【誤差分析】（7）下列實驗操作可能使波長的測量結(jié)果偏大的是（填選項前字母）。A.雙縫間距d的測量值偏小B.相鄰亮條紋間距Δx的測量值偏大C.雙縫到屏之間的距離l的測量值偏大聽課記錄1.數(shù)據(jù)處理（1）條紋間距的計算：轉(zhuǎn)動測量頭的手輪，分劃板中心刻線在第1條亮條紋中央時讀數(shù)為a1，在第n條亮條紋中央時讀數(shù)為a2，則Δx＝a2（2）根據(jù)條紋間距與波長的關(guān)系Δx＝ldλ，得λ＝dlΔx，其中d為雙縫間距，2.誤差分析（1）雙縫到光屏的距離l的測量存在誤差。（2）測條紋間距Δx帶來的誤差。①干涉條紋沒有調(diào)整到最清晰的程度。②誤認為Δx為亮條紋的寬度。③分劃板中心刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于亮條紋中心。④測量多條亮條紋間的距離時讀數(shù)不準確，此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清。3.注意事項（1）調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時，要注意調(diào)整光源的高度，使它發(fā)出的光束能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮。（2）放置單縫和雙縫時，縫要相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上。（3）調(diào)節(jié)測量頭時，應(yīng)使分劃板中心刻線和亮條紋的中心對齊，記下此時手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線和另一亮條紋的中心對齊，記下此時手輪上的讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差就表示這兩條亮條紋間的距離。（4）不要直接測Δx，要測多條亮條紋的間距再計算得到Δx，這樣可以減小誤差。（5）白光的干涉觀察到的是彩色條紋，其中白色在中央，紅色在最外層。（2024·遼寧沈陽一模）利用雙縫干涉測定光的波長的實驗中，雙縫間距d＝0.4mm，雙縫到光屏間的距離l＝0.5m，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。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位置時游標卡尺讀數(shù)也如圖中所給出。（1）分劃板在圖中A、B位置時由游標卡尺讀數(shù)求得相鄰兩條紋間距Δx＝mm。（2）該單色光的波長λ＝m。【典例】（2024·甘肅天水?？迹┠硨嶒炐〗M使用如圖甲所示的裝置測量某激光的波長。用光具座固定激光筆和刻有雙縫的黑色紙板，雙縫間的寬度d＝0.36mm。激光經(jīng)過雙縫后投射到光屏中的條紋如圖乙所示。（1）由刻度尺讀出A、B兩亮紋中心間的距離x＝mm。（2）通過激光測距儀測量出雙縫到光屏間的距離L＝3.6m，已知λd＝ΔxL（Δx為相鄰兩亮條紋間的距離），則該激光的波長λ＝m。（結(jié)果保留（3）如果在同樣裝置和參數(shù)下用綠色激光重新實驗（綠光波長在505～566nm之間），相鄰亮紋中心間距會（選填“變大”“變小”或“不變”）。三步穩(wěn)解題（1）分析實驗?zāi)康模簻y量激光的波長。（2）確定實驗原理：求出相鄰兩條亮（暗）條紋間的距離，利用λd＝Δ（3）制定數(shù)據(jù)處理方案：根據(jù)刻度尺的讀數(shù)求Δx，利用λd＝ΔxL求波長，聽課記錄洛埃德（H.Lloyd）在1834年提出了一種更簡單的觀察干涉的裝置。如圖所示，從單縫S發(fā)出的光，一部分入射到平面鏡后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上兩光束交疊區(qū)域里將出現(xiàn)干涉條紋。單縫S通過平面鏡成的像是S'。（1）通過洛埃德鏡在屏上可以觀察到明暗相間的干涉條紋，這和雙縫干涉實驗得到的干涉條紋一致。如果S被視為其中的一個縫，相當(dāng)于另一個“縫”；（2）實驗表明，光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)界面發(fā)生反射時，在入射角接近90°時，反射光與入射光相比，相位有π的變化，即半波損失。如果把光屏移動到和平面鏡接觸，接觸點P處是（選填“亮條紋”或“暗條紋”）；（3）實驗