《创新课堂》第四章 光4.实验用双缝干涉测量光的波长 高中物理选择性必修第一册（人教版）同步讲练测（教师版+学生版）

4.实验：用双缝干涉测量光的波长 一、实验目的 1.学会利用双缝干涉仪观察白光及单色光的双缝干涉图样。 2.掌握利用条纹间距公式Δx＝λ测量单色光波长的方法。 二、实验原理 在双缝干涉实验中，由条纹间距公式Δx＝　λ　可知，已知双缝间距d，测出双缝到屏的距离l，再测出相邻两明条纹（或相邻两暗条纹）中心间距Δx，即可由公式λ＝　Δx　计算出入射光波长的大小。 三、实验器材 双缝干涉仪（包括：光具座、　光源　、透镜、单缝、　双缝　、遮光筒、毛玻璃及　测量头　，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等）、　滤光片　、学生电源、导线、米尺。 四、实验步骤 1.观察双缝干涉图样 （1）将光源、　透镜　、遮光筒、　毛玻璃　屏等器件依次安放在光具座上，如图所示。 （2）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　遮光筒　的轴线到达毛玻璃屏。 （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　平行　，二者间距约为5～10 cm，这时可观察到白光的干涉条纹。 （5）在单缝和光源间放上　滤光片　，观察单色光的干涉条纹。 2.测定单色光的波长 （1）如图甲所示，安装　测量头　，并调节至可清晰观察到干涉条纹。 （2）使分划板的　中心刻线　对齐某条亮条纹的中央，如图乙所示。记下手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板中心刻线移至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，得出n个亮条纹间的距离为a＝｜a2－a1｜，则相邻两亮条纹的间距Δx＝　　。 （3）用刻度尺测量双缝到光屏的距离l（d是已知的），根据公式λ＝　Δx　计算光的波长。 （4）重复测量、计算，求出波长的平均值。 （5）换用不同的滤光片，重复实验。 五、误差分析 实验中的双缝间距d是器材本身给出的，因此本实验要注意l和Δx的测量。光波的波长很小，l、Δx的测量是否准确对波长的影响很大。 1.l的测量：l用毫米刻度尺测量，如果可能，可多次测量求平均值。 2.条纹间距Δx的测定 Δx利用测量头测量。可利用“累积法”测n条亮纹间距，再求Δx＝，并且采用多次测量求Δx的平均值的方法进一步减小误差。 六、注意事项 1.双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，要轻拿轻放，不要随便拆分遮光筒、测量头等元件。 2.安装时，要保证光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒和光屏的中心在同一条轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直。 3.光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近。 4.在实验中会出现屏上的光很弱的情况，主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹是否清晰与单缝和双缝是否平行有关系。 类型一｜教材原型实验 【例1】　（2025·四川攀枝花期末）某同学想利用双缝干涉实验来测量某种单色光的波长，该同学所使用的装置如图甲所示，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、屏。 （1）M、N、P三个光学元件依次为　A　（填正确序号前字母）。 A.滤光片、单缝、双缝 B.单缝、滤光片、双缝 C.单缝、双缝、滤光片 D.滤光片、双缝、单缝 （2）该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现分划板的中心刻线与亮条纹未对齐，如图乙所示，下列操作中可使中心刻线与亮条纹对齐的是　C　（填正确序号前字母）。 A.仅转动双缝　B.仅转动手轮　C.仅转动测量头 （3）通过调整，该同学从目镜中看到如图丙所示的图像，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准a时，手轮的读数x1＝1.002 mm，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b时，手轮的读数如图丁所示，x2＝　9.762　 mm。 （4）若已知双缝间距d＝2.0×10－4 m，双缝到屏的距离l＝1.0 m，则待测光的波长为　438　 nm（结果保留3位有效数字）。 解析：（1）由图可知，M、N、P三个光 ... ...