第2节 科学测量:用双缝干涉测光的波长 实验目的 1.光的波长 2.微小距离 实验原理与设计 明暗相间 Δy 实验步骤 1.5~10 cm 缝相互平行 遮光筒 2.干涉条纹 4.中心 读数 中心 反向旋转 5.波长 例1 (1)C (2)BD (3)2.31 578 [解析] (1)为了获取单色的线光源,光源后面应放置滤光片、单缝、单缝形成的相干线性光源经过双缝产生干涉现象,因此a、b、 c、 d元件依次为滤光片、单缝、双缝和光屏,A、B、D错误,C正确. (2)根据条纹间距公式Δy=λ可知,将红色滤光片改为绿色滤光片,波长变短λ,条纹间距变小,A错误;实验中要注意使单缝与双缝相互平行,以便在光屏上观察到清晰干涉条纹,B正确;为了减小测量误差,最好用测微目镜测出n条亮纹中心间的距离a,求出相邻两条亮纹间距Δy=,C错误;如果把普通光源换成激光光源,由于激光相干性比较好,则光具座上滤光片、单缝均可以撤去,D正确. (3)由图可知螺旋测微器的示数为x6=13.5 mm+37.0×0.01 mm=13.870 mm,则第一条到第六条亮纹中间的距离为a=x6-x1=11.550 mm,可得相邻的条纹间距Δy===2.31 mm;根据公式Δy=λ,整理得光的波长为λ===578 nm. 例2 (1) D (2)11.1 (3)6.50×10-7 [解析] (1)为了测量红光的波长,应当把滤光片安装在单缝与双缝之前,故A错误;其他操作都正确,但发现目镜中条纹很模糊,可以通过左右移动拨杆调节清晰,故B、C错误;实验中若将红光滤光片换成绿光,由于绿光波长较短,根据Δy=λ,光屏上相邻两条暗纹中心距离会变小,则目镜中干涉条纹个数多一些,故D正确. (2)A位置游标卡尺读数为1.1 cm+0.1×1 mm=11.1 mm. (3)相邻两条暗纹中心距离Δy=×10-3 m=1.3×10-3 m,由Δy=λ,可得λ=,代入数据得λ=6.50×10-7 m. 随堂巩固 1.D [解析] 光屏靠近或远离双缝时,l减小或增大,仍能出现干涉条纹,只是条纹宽度减小或增大;改变单缝与双缝之间的距离时,干涉条纹不变;将单缝与双缝的位置互换时,只有一个光源,所以不能产生干涉,故A、B、C不符合题意,D符合题意. 2.B [解析] 双缝干涉中相邻两条明(暗)条纹间的距离Δy=λ,且频率越高的光的波长越短,故对应的条纹间距会变小,A错误;改用波长更长的光波,对应的双缝干涉中相邻两条明(暗)条纹间的距离会增大,B正确;减小双缝间距能增大条纹间距,C错误;增大双缝到光屏的距离能增大条纹间距,D错误. 3.0.510(0.508~0.512均可) 1.510(1.508~1.512均可) 666(663~669均可) [解析] 图丙和图丁中手轮的读数分别为0.5 mm+1.0×0.01 mm=0.510 mm和1.5 mm+1.0×0.01 mm=1.510 mm;两相邻亮条纹的间距为Δy= mm=0.333 mm,由双缝干涉条纹间距公式Δy=λ,可得λ=Δy=×0.333×10-3 m=0.666×10-6 m=666 nm.第2节 科学测量:用双缝干涉测光的波长 1.AB [解析] 滤光片的作用是使入射光变成单色光,单缝的作用是使入射光变成线光源,双缝的作用是形成相干光源,其排列顺序合理,故A正确;将滤光片由紫色的换成红色的,则波长λ变长,根据双缝干涉条纹的间距公式Δy=λ可知,条纹间距Δy增大,故B正确;将单缝向双缝移动一小段距离后,由Δy=λ可知,干涉条纹间距不变,故C错误;测量过程中,把5个条纹间距数成6个,导致Δy变小,则波长测量值偏小,故D错误. 2.(1)分划板中心线 (2)B (3)C (4) [解析] (1)在通过目镜观察干涉条纹,转动测量头上的手轮时,在视野中看到的是分划板中心线在移动. (2)用测量头测量相邻亮条纹间的距离Δy时,分划板中心线对准的位置应该是亮条纹的中心,故B正确. (3)测量相邻红色亮条纹间的距离时,为了减小误差,转动手轮,使分划板中心线移过的条纹的个数不能太多也不能太少,较为合适的是5条,故C正确. (4)若分划板中心线移过的明条纹个数为n,移动距离为s,则相邻明条纹间距为Δy=,根据相邻明条纹间距公式Δy=λ,联立可得待测光的波长为λ=. 3.(1)单缝 双 ... ...
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