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高考物理總復習課件
第十五章 光學、電磁波與相對論
實驗十三 用雙縫干涉測量光的波長
一、實驗原理與操作
二、數據處理與誤差分析
1.數據處理.
2.誤差分析.
(1)測條紋間距Δx 時帶來誤差.
(2)測量雙縫到光屏間距離 l 時產生誤差.
3.注意事項.
(1)保證燈絲、單縫、雙縫、測量頭與遮光筒共軸.
(2)保持單縫和雙縫平行.
考點 1 實驗原理與操作
【典題 1】(2022 年廣東聯考)某學習小組要用雙縫干涉測量某
種單色光的波長，其實驗裝置如圖 S13-1 所示.
圖 S13-1
(1)為測量該單色光的干涉條紋寬度，各儀器安裝位置如圖
S13-1 所示，圖中 A 為濾光片，B 為_______(填“單縫”或“雙
縫”)，C 為________(填“單縫”或“雙縫”).
(2)在用雙縫干涉實驗裝置觀察雙縫干涉條紋時：
①觀察到較模糊的干涉條紋，可以調節撥桿使單縫和雙縫
________(填“垂直”或“平行”)，從而使條紋變得清晰.
②要想增加從目鏡中觀察到的條紋個數，需將毛玻璃屏向
________(填“靠近”或“遠離”)雙縫的方向移動.
(3)下列圖示中條紋間距表示正確的是______(填字母).
A
C
B
D
(4)在實驗前已獲知的數據有雙縫間的距離 d 和雙縫與毛玻璃
屏之間的距離 L，通過測量頭觀察到第 N1 條亮條紋的讀數為 Y1，
觀察到第 N2 條亮條紋的讀數為 Y2，請寫出計算該單色光波長的表
達式 λ＝________.
解析：(1)圖中 A 為濾光片，B 為單縫，C 為雙縫.
(2)①觀察到較模糊的干涉條紋，可以調節撥桿使單縫和雙縫
平行，使條紋變得更清晰.
②要想增加從目鏡中觀察到的條紋個數，則條紋間距應減小，
(3)條紋間距是相鄰兩條亮條紋或相鄰兩條暗條紋中央之間的
距離，所以圖示中條紋間距表示正確的是 C 項.
答案：(1)單縫 雙縫 (2)①平行 ②靠近
(3)C (4)
考點 2 實驗數據的處理
【典題 2】某實驗小組在用雙縫干涉測光的波長的實驗中，將
雙縫干涉實驗儀器按要求安裝在光具座上，如圖 S13-2 甲所示.雙
縫間距 d＝0.20 mm，測得屏與雙縫間的距離 L＝500 mm.然后，接
通電源使光源正常工作：
甲
乙
圖 S13-2
(1)某同學在測量時，轉動手輪，在測量頭目鏡中先看到分劃
板中心刻線對準亮條紋 A 的中心，如圖乙所示，則游標卡尺的讀
數為________cm；然后他繼續轉動手輪，使分劃板中心刻線對準
亮條紋 B 的中心，若游標卡尺的讀數為 1.67 cm，此時主尺上的
________cm 刻度與游標尺上某條刻度線對齊；入射光的波長 λ＝
________m.
(2)若實驗中發現條紋太密，可采取的改善辦法有___________
________________(至少寫一條).
解析：(1)游標卡尺讀數為 1.1 cm＋0.1 mm×1＝1.11 cm.若游標卡尺
讀數為 1.67 cm，此時主尺上的 2.3 cm 刻度與游標尺上某條刻度線對齊.
改善辦法有：減小雙縫間距 d 或者增大雙縫到屏的距離 L.
(2)減小雙縫間距 d(或增大雙縫到屏
答案：(1)1.11 2.3 3.2×10-7
的距離 L)
可以利用激光或反射光作為相干光源，操作簡單，實驗容易
成功.
考向 1 利用激光作為相干光源
【典題 3】如圖 S13-3 所示是用激光器、縫間距可調節的雙縫
屏、光屏等器材研究光的干涉現象的裝置.
圖 S13-3
實驗中用激光照射雙縫，其目的是產生________相同的兩束
光；為了增大光屏上干涉條紋的間距，只調節雙縫間隙Δs，其他
條件不變，應使Δs ________(填“增大”或“減小”)；如果將紅
光換為紫光，其他條件不變，光屏上干涉條紋的間距將______(填
“增大”或“減小”).
解析：實驗中用激光照射雙縫的作用是形成頻率相同的相干
光源.由干涉條紋間距Δx＝
d
Δs
λ知，為了增大光屏上干涉條紋的間
距，應使雙縫間距離Δs 減小.如果僅將紅光激光器換為紫光激光
器，其他條件都不變，則光屏上干涉條紋的間距減小.
答案：頻率 減小 減小
考向 2 利用反射光作為相干光源
【典題 4】1801 年，托馬斯·楊用雙縫干涉實驗研究了光波的
性質，1834 年，洛埃利用平面鏡同樣得到了楊氏干涉的結果(稱為
洛埃鏡實驗).
(1)洛埃鏡實驗的基本裝置如圖 S13-4 所示，S 為單色光源，
M 為平面鏡，試用平面鏡成像作圖法畫出 S 經平面鏡反射后的光
與直接發出的光在光屏上相交的區域.
圖 S13-4
(2)設光源 S 到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為
a 和 l，光的波長為λ，在光屏上形成干涉條紋，寫出相鄰兩條亮條
紋(或暗條紋)間距離Δx 的表達式.
解析：(1)先畫出 S 經平面鏡的像點 S′，然后畫出 S 經平面鏡
成像的邊界光線，其重疊區域如圖 D79 所示.
(2)由題圖可知 d＝2a，所以由干涉條紋間距公式得Δx＝
l
2a
λ.
圖 D79
謝謝
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