資源簡介

第2節　科學測量：用雙縫干涉測光的波長
溫馨提示：此系列題卡，非選擇題每空2分，分值不同題空另行標注
1．(4分)(2021·浙江6月選考)如圖所示是“用雙縫干涉測量光的波長”實驗的裝置。實驗中：
(1)觀察到較模糊的干涉條紋，要使條紋變得清晰，值得嘗試的是________。(單選)
A．旋轉測量頭
B．增大單縫與雙縫間的距離
C．調節撥桿使單縫與雙縫平行
(2)要增大觀察到的條紋間距，正確的做法是________。(單選)
A．減小單縫與光源間的距離
B．減小單縫與雙縫間的距離
C．增大透鏡與單縫間的距離
D．增大雙縫與測量頭間的距離
2．(4分)在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中：
(1)用單色光照射雙縫后，在目鏡中觀察到如圖所示的情形。若其他操作無誤，則上述情形下測得的單色光波長將________(填“偏大”“不變”或“偏小”)。
(2)若想對如圖的情形進行調整，則需要的操作是________。
A．旋轉毛玻璃屏
B．左右撥動撥桿
C．旋轉測量頭上的手輪
D．旋轉遮光筒和測量頭
3．(7分)現有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學元件，要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉實驗裝置，用以測量紅光的波長。
(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學元件，由左到右，表示各光學元件的字母排列順序應為C、__________(1分)、__________(1分)、__________(1分)、A。
(2)本實驗的步驟有：
①取下遮光筒左側的元件，調節光源高度，使光束能沿遮光筒的軸線把屏照亮；
②按合理的順序在光具座上放置各光學元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；
③用刻度尺測量雙縫到屏的距離；
④用測量頭(其讀數方法同螺旋測微器)測量數條亮條紋間的距離。
在操作步驟②時還應注意______________________________________
和 ___________________________________________。
4．(5分)用雙縫干涉測量光的波長。實驗裝置如圖甲所示，已知單縫與雙縫間的距離L1＝100 mm，雙縫與屏的距離L2＝700 mm，雙縫間距d＝0.25 mm。用測量頭來測量亮條紋中心間的距離。測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構成，轉動手輪，使分劃板左右移動，讓分劃板的中心刻線對準某一亮條紋的中心(如圖乙所示)，記下此時手輪上的讀數，轉動測量頭，使分劃板中心刻線對準另一條亮條紋的中心，記下此時手輪上的讀數。
(1)分劃板的中心刻線分別對準第1條和第4條亮條紋的中心時，手輪上的讀數如圖丙所示，則對準第1條時讀數y1＝2.190 mm、對準第4條時讀數y2＝________(1分) mm。
(2)根據以上條件，可算出這種光的波長λ＝________ nm(保留3位有效數字)。
(3)在雙縫干涉實驗中發現條紋太密，難以測量，下列操作中可以使條紋變稀疏的是________。
A．用波長較短的光(如紫光)作入射光
B．增大雙縫到屏的距離
C．減小雙縫間距
5．(5分)在“觀察光的干涉現象”的實驗中，將兩片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上劃出不同間隙的雙縫；按如圖所示的方法，讓激光束通過自制的雙縫，觀察在光屏上出現的現象。
(1)保持縫到光屏的距離不變，換用不同間隙的雙縫，雙縫的間隙越小，屏上明暗相間的條紋間距________(1分)(填“越大”或“越小”)。
(2)保持雙縫的間隙不變，光屏到雙縫的距離越大，屏上明暗相間的條紋間距________(1分)(填“越大”或“越小”)。
(3)在雙縫間的距離和雙縫與屏的距離都不變的條件下，用不同顏色的光做實驗，發現用藍色光做實驗在屏上明暗相間的條紋間距比用紅色光做實驗時________(1分)(填“大”或“小”)。
(4)在該實驗中，若所用激光的波長為5.300×10－7 m，屏上P點距雙縫S1和S2的路程差為1.855×10－6 m，則在這里出現的應是________(填“亮條紋”或“暗條紋”)。
6．(5分)如圖所示，是用雙縫干涉測量光的波長的實驗裝置。
(1)圖中光具座上標注為①②③的儀器依次為________(1分)。
A．單縫、雙縫、凸透鏡
B．凸透鏡、單縫、雙縫
C．單縫、凸透鏡、雙縫
(2)用圖示實驗裝置觀察雙縫干涉圖樣，用的是紅色濾光片，在毛玻璃屏上可以看到紅色干涉條紋；若要增加從目鏡中觀察到的條紋個數，可以________(1分)。
A．僅將雙縫與光屏之間的距離減小少許
B．僅將單縫與雙縫間距增大少許
C．僅將雙縫間的距離減小少許
(3)某次實驗測得雙縫間距d＝0.5 mm，雙縫與光屏間距離L＝0.500 m，用某種單色光照射雙縫得到干涉圖樣如圖乙，分劃板在A位置時游標卡尺讀數為11.1 mm，B位置時游標卡尺讀數如圖丙所示，則游標卡尺讀數為________(1分) mm，單色光的波長為________ m(結果保留3位有效數字)。
第2節　科學測量：用雙縫干涉測光的波長
1.(1)C　(2)D
解析　(1)若粗調后看到的是模糊不清的干涉條紋，則最可能的原因是單縫與雙縫不平行，要使條紋變得清晰，值得嘗試的是調節撥桿使單縫與雙縫平行，故C正確。
(2)根據Δy＝λ，可知要增大條紋間距，可以增大雙縫到光屏的距離或減小雙縫的間距，故D正確。
2.(1)偏大　(2)D
解析　(1)用單色光照射雙縫后，在目鏡中觀察到如圖所示的情形，測得的條紋間距偏大，根據公式Δy＝λ可知，若條紋間距偏大，則測得的單色光波長將偏大。
(2)若想對如圖的情形進行調整，需要旋轉遮光筒和測量頭，故選D。
3.(1)E　D　B　(2)放置單縫、雙縫時，必須使縫平行且豎直　單縫、雙縫間的距離要適當，大約為5～10 cm
解析　(1)濾光片E可以從白光中選出單色紅光，單縫D是獲取線光源，雙縫B是獲得相干光源，最后成像在毛玻璃屏A上，所以表示各光學元件的字母排列順序為C、E、D、B、A。
(2)在操作步驟②時應注意的事項有：放置單縫、雙縫時，必須使縫平行且豎直；單縫、雙縫間的距離要適當約為5～10 cm；要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和毛玻璃屏的中心位于遮光筒的軸線上。
4.(1)7.870　(2)676　(3)BC
解析　(1)分劃板中心刻線對準第4條亮條紋中心時，讀數y2＝7.5 mm＋37.0×0.01 mm＝7.870 mm。
(2)相鄰亮條紋中心的間距Δy＝，根據Δy＝λ，得這種光的波長為λ＝Δy＝676 nm。
(3)根據Δy＝λ知，要使條紋變稀疏，可以增大雙縫到屏的距離、減小雙縫間距、增大入射光的波長，故選B、C。
5.(1)越大　(2)越大　(3)小　(4)暗條紋
解析　(1)由公式Δy＝λ可知，雙縫間隙d越小，屏上明暗相間的條紋間距Δy越大。
(2)由公式Δy＝λ可知，光屏到雙縫的距離l越大，明暗相間的條紋間距Δy越大。
(3)由公式Δy＝λ可知，因藍色光的波長比紅色光的波長小，故用藍色光做實驗時的條紋間距比用紅色光做實驗時小。
(4)屏上P點距雙縫S1和S2的路程差為所用激光的波長的3.5倍，所以P點應出現暗條紋。
6.(1)B　(2)A　(3)15.6　 6.43×10－7
解析　(1)光源通過凸透鏡匯聚光線，經過單縫得到線狀光源，通過雙縫獲得相干光源，故正確的順序是凸透鏡、單縫、雙縫，故選B。
(2)雙縫干涉相鄰條紋間距為Δy＝λ，要增加從目鏡中觀察到的條紋個數，則需要減小條紋間距，可以減小雙縫到光屏的距離l，也可以增大雙縫間距d，故選A。
(3)圖中游標卡尺為10分度，所以讀數為15 mm＋6×0.1 mm＝15.6 mm；由題圖乙知AB之間有7個間距，所以Δy＝ mm＝ mm，根據Δy＝λ得λ＝＝6.43×10－7 m。第2節　科學測量：用雙縫干涉測光的波長
學習目標　1.能制定用雙縫干涉測光的波長的實驗方案，確定需要測量的物理量。2.學會正確使用實驗器材獲取數據，對數據進行分析后得出結論。3.會分析誤差，用物理語言準確描述實驗結論。
一、實驗目的
1.用雙縫干涉實驗裝置測量光的波長。
2.學習測量微小距離的方法。
二、實驗器材
　光具座、雙縫干涉儀[由光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭組成]、學生電源。
三、實驗原理與設計
根據雙縫干涉的條紋間距公式可得λ＝________，分別測量d、l和Δy，可求得光波波長。
四、物理量的測量(雙縫間的距離d已知)
1.l的測量：雙縫到屏的距離l可以用刻度尺測出。
2.Δy的測量：相鄰兩條亮條紋間的距離Δy用________測出。
(1)測量頭的構成：分劃板、目鏡、手輪等。
(2)使用：
①使分劃板的中心刻線與某一條亮條紋的中心對齊(如圖)，記下此時手輪上的讀數a1。
②轉動手輪。使分劃板中心刻線與第n條亮條紋的中心對齊，再次記下手輪上的讀數a2。
③相鄰兩條亮條紋間的距離Δy＝____________。
五、實驗步驟
1.如圖所示，在光具座上把各光學元件裝配好。從遮光筒上取下雙縫，打開電源，調節光源的高度，直到光束能沿遮光筒的軸線射到毛玻璃屏的中心。放上單縫和雙縫，使它們的距離為5～10 cm，并保持縫相互平行。注意各光學元件中心應大致位于遮光筒的軸線上。
測量光波長的實驗裝置
2.觀察光屏上的白光干涉條紋的特點。給光源加上不同的濾光片，看條紋的色彩、間距發生了什么變化，相鄰亮條紋(或暗條紋)的間距是否相等。
3.記下雙縫間的距離d和雙縫到光屏的距離l。
4.轉動手輪，先使分劃板中心刻線對準某條亮條紋中心，記下此時的讀數。繼續轉動手輪，使分劃板中心刻線移過n條條紋，對齊另一亮條紋中心，再記下此時的讀數。轉動手輪進行測量時，一次測量中不要反向旋轉。
5.把測量結果記錄在數據表格中，算出兩次讀數之差，并求出相鄰亮條紋(或暗條紋)的平均間距Δy，求出光的波長。
六、注意事項
1.安裝時，注意調節光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且豎直，間距大約5～10 cm，且雙縫到單縫的距離應相等。
2.測雙縫到屏的距離l用毫米刻度尺測多次取平均值。
3.測條紋間距Δy時，采用累積法，即用測量頭測出n條亮條紋(或暗條紋)間的距離a，求出相鄰的兩條亮條紋(或暗條紋)間的距離Δy＝。
4.轉動手輪進行測量時，一次測量中不要反向旋轉。
探究一　實驗原理與操作
例1 (2024·重慶西南大學附中期中)在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中，光具座上放置的光學元件依次為光源、透鏡、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大鏡(目鏡)，如圖所示。
(1)M、N、P三個光學元件依次為________。
A.濾光片、單縫、雙縫 B.雙縫、濾光片、單縫
C.單縫、雙縫、濾光片 D.濾光片、雙縫、單縫
(2)如圖所示，測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上。如果想使中心刻線與亮條紋對齊，下列操作中可達到目的的是________。
A.僅轉動透鏡 B.僅轉動遮光筒
C.僅轉動手輪 D.僅轉動測量頭
(3)關于該實驗，下列說法正確的是________。
A.若將濾光片向右平移一小段距離，光屏上相鄰兩條亮條紋中心的距離增大
B.若將雙縫間的距離d減小，光屏上相鄰兩條暗條紋中心的距離增大
C.若將濾光片由綠色換成紅色，光屏上相鄰兩條暗條紋中心的距離增大
D.為了減小測量誤差，可用測微目鏡測出n條亮條紋間的距離a，則相鄰兩條亮條紋間距為Δy＝
訓練1 (2024·福建莆田市期末)在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，將所用器材按要求安裝在如圖所示的光具座上，然后接通電源使光源正常工作。
(1)某同學調節完實驗裝置并觀察了實驗現象后，總結出以下幾點，你認為正確的是________。
A.干涉條紋與雙縫垂直
B.干涉條紋的疏密程度與單縫寬度有關
C.干涉條紋的疏密程度與光的波長有關
(2)若雙縫的間距為d，屏與雙縫間的距離為l，測得第2條亮條紋中心與第6條亮條紋中心之間的距離為a，則該單色光的波長λ＝________。
探究二　實驗數據與分析
例2 現有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D、透紅光的濾光片E等光學元件，要把它們放在圖甲所示的光具座上組裝成雙縫干涉實驗裝置，用以測量紅光的波長。
(1)本實驗的步驟有：
①調節單縫與雙縫的間距為5～10 cm，并使單縫與雙縫相互平行；
②按合理順序在光具座上放置各光學元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；
③取下遮光筒左側的元件，打開光源，調節光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；
④用米尺測出雙縫到屏的距離；用測量頭(讀數方法同螺旋測微器)測量數條亮條紋間的距離；
⑤將測得的數據代入公式求出紅光的波長。
以上步驟合理的順序是__________________________(只填步驟代號)。
(2)將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮條紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數如圖乙所示；然后同方向轉動測量頭，使分劃板的中心刻線與第5條亮條紋中心對齊，此時手輪上的示數如圖丙所示。則圖乙中手輪上的示數是________mm；圖丙中手輪上的示數是________mm。
(3)已知雙縫到屏的距離為0.500 m，使用的雙縫間距為2.8×10－4 m，由此可求得所測紅光波長為λ＝________m(結果保留3位有效數字)。
訓練2 利用雙縫干涉測定光的波長的實驗中，雙縫間距d＝0.4 mm，雙縫到光屏間的距離l＝0.5 m，實驗時，接通電源使光源正常發光，調整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。
(1)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數，該同學可________。
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
(2)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也如圖中所給，則
①分劃板在圖中A位置時游標卡尺的讀數為aA＝11.1 mm，在B位置時游標卡尺讀數為aB＝________mm，相鄰兩條紋間距Δy＝________mm；
②該單色光的波長λ＝________nm。
(3)如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不平行，如圖所示。則在這種情況下測量干涉條紋的間距Δy時，測量值________實際值(填“大于”“小于”或“等于”)。
探究三　實驗設計與創新
例3 小明在做“用雙縫干涉測量光的波長”實驗時，嘗試用單縫和平面鏡做類似實驗。單縫和平面鏡的放置如圖所示，白熾燈發出的光經濾光片成為波長為λ的單色光照射單縫，能在光屏上觀察到明暗相間的干涉條紋。小明測得單縫與鏡面延長線的距離為h，與光屏的距離為D，則條紋間距Δy＝________，隨后小明撤去平面鏡，在單縫下方A處放置同樣的另一單縫，形成雙縫結構，則在光屏上________(選填“能”或“不能”)觀察到干涉條紋。
第2節　科學測量：用雙縫干涉測光的波長
實驗基礎梳理
三、Δy
四、2.測量頭　(2)③
典例探究分析
探究一
例1 (1)A　(2)D　(3)BC
解析　(1)雙縫干涉實驗是讓單色光通過雙縫在光屏上形成干涉圖樣，所以讓光通過濾光片形成單色光，再經過單縫形成線光源，再通過雙縫形成相干光源。故自光源起合理的順序是濾光片、單縫、雙縫，故A正確。
(2)分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，應轉動測量頭使其方向一致，故D正確。
(3)根據雙縫干涉的條紋間距公式Δy＝λ，可知Δy由雙縫的距離d、雙縫到光屏的距離l和入射光的波長λ共同決定，而將濾光片向右平移，條紋間距不變，A錯誤；將雙縫間的距離d減小，由Δy＝λ，知Δy增大，B正確；將濾光片由綠色換成紅色，可知入射光波長變長，則光屏上相鄰兩條暗條紋間的距離增大，C正確；n條亮條紋之間有n－1個間距，則相鄰亮條紋的間距為Δy＝，D錯誤。
訓練1 (1)C　(2)
解析　(1)實驗中所得到的干涉條紋與雙縫平行，故A錯誤；由Δy＝λ可知，干涉條紋的疏密程度與雙縫間的距離、雙縫到屏的距離以及光的波長有關，故C正確，B錯誤。
(2)由題意可知，相鄰亮條紋間的距離為Δy＝，又Δy＝λ，解得λ＝。
探究二
例2 (1)③②①④⑤　(2)1.630　5.880　(3)5.95×10－7
解析　(1)由“用雙縫干涉測光的波長”的實驗步驟知，合理的順序應為③②①④⑤。
(2)圖乙中手輪的固定刻度讀數為1.5 mm，可動刻度讀數為13.0×0.01 mm＝0.130 mm，則最終讀數為1.630 mm；圖丙中手輪的固定刻度讀數為5.5 mm，可動刻度讀數為38.0×0.01 mm＝0.380 mm，則最終讀數為5.880 mm。
(3)相鄰亮條紋的間距Δy＝ mm＝1.062 5 mm，根據Δy＝λ得λ＝＝ m＝5.95×10－7 m。
訓練2 (1)B　(2)①15.5　0.73　②584　(3)大于　
解析　(1)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數，則條紋的寬度將減小，根據相鄰亮條紋間的距離公式Δy＝λ可知，為減小相鄰亮條紋(暗條紋)間的寬度，可增大雙縫間距離或者減小雙縫到屏的距離，故選B。
(2)①在B位置時游標卡尺讀數為
15 mm＋5×0.1 mm＝15.5 mm
由圖知A、B之間有6條亮條紋(或暗紋)，故相鄰兩條紋間距Δy為Δy＝＝ mm≈0.73 mm
②由公式Δy＝λ，可得該單色光的波長
λ＝Δy＝×0.73×10－3 m
≈0.584×10－6 m＝584 nm。
(3)如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不平行，如題圖所示，則在這種情況下測量干涉條紋的間距Δy時，測量值大于實際值。
探究三
例3 λ　不能
解析　如圖，通過平面鏡反射的光線可以看作在A點下方h處射出的光線，則干涉條紋可以看作由到A點距離均為h的雙縫干涉形成的條紋，則條紋間距Δy＝λ＝λ。
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撤去平面鏡，在單縫下方A處放置同樣的另一單縫，形成雙縫結構，但白熾燈發出的光不是相干光，通過兩縫的光不能發生干涉。(共51張PPT)
第2節　科學測量：用雙縫干涉測光的波長
第5章　光的干涉、衍射和偏振
1.能制定用雙縫干涉測光的波長的實驗方案，確定需要測量的物理量。
2.學會正確使用實驗器材獲取數據，對數據進行分析后得出結論。
3.會分析誤差，用物理語言準確描述實驗結論。
學習目標
目 錄
CONTENTS
實驗基礎梳理
01
典例探究分析
02
課后鞏固訓練
03
一、實驗目的
1.用雙縫干涉實驗裝置測量光的波長。
2.學習測量微小距離的方法。
二、實驗器材
　光具座、雙縫干涉儀[由光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭組成]、學生電源。
四、物理量的測量(雙縫間的距離d已知)
1.l的測量：雙縫到屏的距離l可以用刻度尺測出。
2.Δy的測量：相鄰兩條亮條紋間的距離Δy用________測出。
(1)測量頭的構成：分劃板、目鏡、手輪等。
測量頭
五、實驗步驟
1.如圖所示，在光具座上把各光學元件裝配好。從遮光筒上取下雙縫，打開電源，調節光源的高度，直到光束能沿遮光筒的軸線射到毛玻璃屏的中心。放上單縫和雙縫，使它們的距離為5～10 cm，并保持縫相互平行。注意各光學元件中心應大致位于遮光筒的軸線上。
測量光波長的實驗裝置
2.觀察光屏上的白光干涉條紋的特點。給光源加上不同的濾光片，看條紋的色彩、間距發生了什么變化，相鄰亮條紋(或暗條紋)的間距是否相等。
3.記下雙縫間的距離d和雙縫到光屏的距離l。
4.轉動手輪，先使分劃板中心刻線對準某條亮條紋中心，記下此時的讀數。繼續轉動手輪，使分劃板中心刻線移過n條條紋，對齊另一亮條紋中心，再記下此時的讀數。轉動手輪進行測量時，一次測量中不要反向旋轉。
5.把測量結果記錄在數據表格中，算出兩次讀數之差，并求出相鄰亮條紋(或暗條紋)的平均間距Δy，求出光的波長。
典例探究分析
2
探究二　實驗數據與分析
探究一　實驗原理與操作
探究三　實驗設計與創新
探究一　實驗原理與操作
例1 (2024·重慶西南大學附中期中)在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中，光具座上放置的光學元件依次為光源、透鏡、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大鏡(目鏡)，如圖所示。
(1)M、N、P三個光學元件依次為________。
A.濾光片、單縫、雙縫 B.雙縫、濾光片、單縫
C.單縫、雙縫、濾光片 D.濾光片、雙縫、單縫
(2)如圖所示，測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上。如果想使中心刻線與亮條紋對齊，下列操作中可達到目的的是________。
A.僅轉動透鏡 B.僅轉動遮光筒
C.僅轉動手輪 D.僅轉動測量頭
(3)關于該實驗，下列說法正確的是________。
A.若將濾光片向右平移一小段距離，光屏上相鄰兩條亮條紋中心的距離增大
B.若將雙縫間的距離d減小，光屏上相鄰兩條暗條紋中心的距離增大
C.若將濾光片由綠色換成紅色，光屏上相鄰兩條暗條紋中心的距離增大
解析　(1)雙縫干涉實驗是讓單色光通過雙縫在光屏上形成干涉圖樣，所以讓光通過濾光片形成單色光，再經過單縫形成線光源，再通過雙縫形成相干光源。故自光源起合理的順序是濾光片、單縫、雙縫，故A正確。
(2)分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，應轉動測量頭使其方向一致，故D正確。
訓練1 (2024·福建莆田市期末)在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，將所用器材按要求安裝在如圖所示的光具座上，然后接通電源使光源正常工作。
(1)某同學調節完實驗裝置并觀察了實驗現象后，總結出以下幾點，你認為正確的是________。
A.干涉條紋與雙縫垂直
B.干涉條紋的疏密程度與單縫寬度有關
C.干涉條紋的疏密程度與光的波長有關
(2)若雙縫的間距為d，屏與雙縫間的距離為l，測得第2條亮條紋中心與第6條亮條紋中心之間的距離為a，則該單色光的波長λ＝________。
例2 現有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D、透紅光的濾光片E等光學元件，要把它們放在圖甲所示的光具座上組裝成雙縫干涉實驗裝置，用以測量紅光的波長。
探究二　實驗數據與分析
(1)本實驗的步驟有：
①調節單縫與雙縫的間距為5～10 cm，并使單縫與雙縫相互平行；
②按合理順序在光具座上放置各光學元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；
③取下遮光筒左側的元件，打開光源，調節光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；
④用米尺測出雙縫到屏的距離；用測量頭(讀數方法同螺旋測微器)測量數條亮條紋間的距離；
⑤將測得的數據代入公式求出紅光的波長。
以上步驟合理的順序是__________________________(只填步驟代號)。
(2)將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮條紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數如圖乙所示；然后同方向轉動測量頭，使分劃板的中心刻線與第5條亮條紋中心對齊，此時手輪上的示數如圖丙所示。則圖乙中手輪上的示數是________mm；圖丙中手輪上的示數是________mm。
(3)已知雙縫到屏的距離為0.500 m，使用的雙縫間距為2.8×10－4 m，由此可求得所測紅光波長為λ＝________m(結果保留3位有效數字)。
解析　(1)由“用雙縫干涉測光的波長”的實驗步驟知，合理的順序應為③②①④⑤。
(2)圖乙中手輪的固定刻度讀數為1.5 mm，可動刻度讀數為13.0×0.01 mm＝0.130 mm，則最終讀數為1.630 mm；圖丙中手輪的固定刻度讀數為5.5 mm，可動刻度讀數為38.0×0.01 mm＝0.380 mm，則最終讀數為5.880 mm。
答案　(1)③②①④⑤　(2)1.630　5.880 (3)5.95×10－7
訓練2 利用雙縫干涉測定光的波長的實驗中，雙縫間距d＝0.4 mm，雙縫到光屏間的距離l＝0.5 m，實驗時，接通電源使光源正常發光，調整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。
(1)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數，該同學可________。
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
(2)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也如圖中所給，則
①分劃板在圖中A位置時游標卡尺的讀數為aA＝11.1 mm，在B位置時游標卡尺讀數為aB＝________mm，相鄰兩條紋間距Δy＝________mm；
②該單色光的波長λ＝________nm。
(3)如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不平行，如圖所示。則在這種情況下測量干涉條紋的間距Δy時，測量值________實際值(填“大于”“小于”或“等于”)。
答案　(1)B　(2)①15.5　0.73　②584　(3)大于　
例3 小明在做“用雙縫干涉測量光的波長”實驗時，嘗試用單縫和平面鏡做類似實驗。單縫和平面鏡的放置如圖所示，白熾燈發出的光經濾光片成為波長為λ的單色光照射單縫，能在光屏上觀察到明暗相間的干涉條紋。小明測得單縫與鏡面延長線的距離為h，與光屏的距離為D，則條紋間距Δy＝________，隨后小明撤去平面鏡，在單縫下方A處放置同樣的另一單縫，形成雙縫結構，則在光屏上________(選填“能”或“不能”)觀察到干涉條紋。
探究三　實驗設計與創新
課后鞏固訓練
3
1.(2021·浙江6月選考)如圖所示是“用雙縫干涉測量光的波長”實驗的裝置。實驗中：
(1)觀察到較模糊的干涉條紋，要使條紋變得清晰，值得嘗試的是________。(單選)
A.旋轉測量頭
B.增大單縫與雙縫間的距離
C.調節撥桿使單縫與雙縫平行
(2)要增大觀察到的條紋間距，正確的做法是________。(單選)
A.減小單縫與光源間的距離 B.減小單縫與雙縫間的距離
C.增大透鏡與單縫間的距離 D.增大雙縫與測量頭間的距離
答案　(1)C　(2)D
解析　(1)若粗調后看到的是模糊不清的干涉條紋，則最可能的原因是單縫與雙縫不平行，要使條紋變得清晰，值得嘗試的是調節撥桿使單縫與雙縫平行，故C正確。
2.在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中：
(1)用單色光照射雙縫后，在目鏡中觀察到如圖所示的情形。若其他操作無誤，則上述情形下測得的單色光波長將__________(填“偏大”“不變”或“偏小”)。
(2)若想對如圖的情形進行調整，則需要的操作是________。
A.旋轉毛玻璃屏 B.左右撥動撥桿
C.旋轉測量頭上的手輪 D.旋轉遮光筒和測量頭
答案　(1)偏大　(2)D
3.現有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學元件，要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉實驗裝置，用以測量紅光的波長。
(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學元件，由左到右，表示各光學元件的字母排列順序應為C、________、________、________、A。
(2)本實驗的步驟有：
①取下遮光筒左側的元件，調節光源高度，使光束能沿遮光筒的軸線把屏照亮；
②按合理的順序在光具座上放置各光學元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；
③用刻度尺測量雙縫到屏的距離；
④用測量頭(其讀數方法同螺旋測微器)測量數條亮條紋間的距離。
在操作步驟②時還應注意_______________和 _________________。
答案　(1)E　D　B　(2)放置單縫、雙縫時，必須使縫平行且豎直　單縫、雙縫間的距離要適當，大約為5～10 cm
解析　(1)濾光片E可以從白光中選出單色紅光，單縫D是獲取線光源，雙縫B是獲得相干光源，最后成像在毛玻璃屏A上，所以表示各光學元件的字母排列順序為C、E、D、B、A。
(2)在操作步驟②時應注意的事項有：放置單縫、雙縫時，必須使縫平行且豎直；單縫、雙縫間的距離要適當約為5～10 cm；要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和毛玻璃屏的中心位于遮光筒的軸線上。
4.用雙縫干涉測量光的波長。實驗裝置如圖甲所示，已知單縫與雙縫間的距離L1＝100 mm，雙縫與屏的距離L2＝700 mm，雙縫間距d＝0.25 mm。用測量頭來測量亮條紋中心間的距離。測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構成，轉動手輪，使分劃板左右移動，讓分劃板的中心刻線對準某一亮條紋的中心(如圖乙所示)，記下此時手輪上的讀數，轉動測量頭，使分劃板中心刻線對準另一條亮條紋的中心，記下此時手輪上的讀數。
(1)分劃板的中心刻線分別對準第1條和第4條亮條紋的中心時，手輪上的讀數如圖丙所示，則對準第1條時讀數y1＝2.190 mm、對準第4條時讀數y2＝________ mm。
(2)根據以上條件，可算出這種光的波長λ＝________ nm(保留3位有效數字)。
(3)在雙縫干涉實驗中發現條紋太密，難以測量，下列操作中可以使條紋變稀疏的是________。
A.改用波長較短的光(如紫光)作入射光
B.增大雙縫到屏的距離
C.減小雙縫間距
答案　(1)7.870　(2)676　(3)BC
解析　(1)分劃板中心刻線對準第4條亮條紋中心時，讀數y2＝7.5 mm＋37.0×0.01 mm＝7.870 mm。
5.在“觀察光的干涉現象”的實驗中，將兩片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上劃出不同間隙的雙縫；按如圖所示的方法，讓激光束通過自制的雙縫，觀察在光屏上出現的現象。
(1)保持縫到光屏的距離不變，換用不同間隙的雙縫，雙縫的間隙越小，屏上明暗相間的條紋間距________(填“越大”或“越小”)。
(2)保持雙縫的間隙不變，光屏到雙縫的距離越大，屏上明暗相間的條紋間距________(填“越大”或“越小”)。
(3)在雙縫間的距離和雙縫與屏的距離都不變的條件下，用不同顏色的光做實驗，發現用藍色光做實驗在屏上明暗相間的條紋間距比用紅色光做實驗時________(填“大”或“小”)。
(4)在該實驗中，若所用激光的波長為5.300×10－7 m，屏上P點距雙縫S1和S2的路程差為1.855×10－6 m，則在這里出現的應是________(填“亮條紋”或“暗條紋”)。
(4)屏上P點距雙縫S1和S2的路程差為所用激光的波長的3.5倍，所以P點應出現暗條紋。
6.如圖所示，是用雙縫干涉測量光的波長的實驗裝置。
(1)圖中光具座上標注為①②③的儀器依次為________。
A.單縫、雙縫、凸透鏡
B.凸透鏡、單縫、雙縫
C.單縫、凸透鏡、雙縫
(2)用圖示實驗裝置觀察雙縫干涉圖樣，用的是紅色濾光片，在毛玻璃屏上可以看到紅色干涉條紋；若要增加從目鏡中觀察到的條紋個數，可以________。
A.僅將雙縫與光屏之間的距離減小少許
B.僅將單縫與雙縫間距增大少許
C.僅將雙縫間的距離減小少許
(3)某次實驗測得雙縫間距d＝0.5 mm，雙縫與光屏間距離L＝0.500 m，用某種單色光照射雙縫得到干涉圖樣如圖乙，分劃板在A位置時游標卡尺讀數為11.1 mm，B位置時游標卡尺讀數如圖丙所示，則游標卡尺讀數為________ mm，單色光的波長為________ m(結果保留3位有效數字)。
答案　(1)B　(2)A　(3)15.6　 6.43×10－7
解析　(1)光源通過凸透鏡匯聚光線，經過單縫得到線狀光源，通過雙縫獲得相干光源，故正確的順序是凸透鏡、單縫、雙縫，故選B。

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