4.4實驗：用雙縫干涉測量光的波長【學(xué)習目標】通過楊氏雙縫干涉實驗的結(jié)論求解不同頻率色光的波長；通過公式，求出，清楚公式中各物理參數(shù)的意義；通過實驗進行探究或驗證，對物體雙縫干涉加深理解；4.充分體會物理與數(shù)學(xué)的關(guān)聯(lián)性，知道物理是一門實驗科學(xué)需要數(shù)學(xué)理論的支持，在清楚學(xué)習物理時實驗的重要性的同時，也要體會數(shù)理不分家的學(xué)習理念?！鹃_啟新探索】前面我們通過理論推導(dǎo)，得到了雙縫干涉明（暗）條紋的間距、光的波長之間的關(guān)系式，回顧關(guān)系式，并說明，我們應(yīng)用該結(jié)果測光的波長，需要知道哪些物理量？【質(zhì)疑提升1】雙縫干涉測波長如圖所示為雙縫干涉儀，即光具座、光源、透鏡、片、縫、縫、遮光筒、、測量頭、目鏡。另外，還有學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺等。2．各個器材的作用？透鏡：，濾光片：，單縫：，雙縫：，毛玻璃片：。3.由=λ可知，本實驗需要測量雙縫到屏的距離l，雙縫間距離d，相鄰兩條亮條紋間的距離，那么如何實現(xiàn)測量呢？（1）雙縫間距離d：不同型號的雙縫，器材標識提供d的大小。（2）雙縫到屏的距離l：用測量。（3）相鄰兩條亮條紋間的距離：用測量。①測量頭都由、、等組成，如甲、乙兩圖所示。②如右圖，“十字線”為通過目鏡觀察到的分劃板中心刻度線。條紋為雙縫干涉在上接收到的明、暗相間的干涉條紋。③轉(zhuǎn)動手輪，分劃板分左右移動。④測量時，使分劃板的中心刻線與中心對齊。記下此時手輪上的讀數(shù)。然后轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板的中心刻線與另一相中心對齊。再次記下手輪上的讀數(shù)。兩次讀數(shù)的差值就是這兩條亮條紋間的距離。為了為了減小測量誤差，可測多個亮條紋間的距離，再求出相鄰兩個條紋間的距離。例如，可測出n個亮條紋間的距離a，再求出相鄰兩個亮條紋間的距離?x＝。實驗步驟實驗前先取下雙縫，打開光源，調(diào)節(jié)光源的高度和角度，使它發(fā)出的光束沿著遮光筒的軸線把屏照亮。放好單縫和雙縫。注意使單縫與雙縫相互，盡量使縫的中點位于遮光筒的軸線上。（3）在單縫與光源之間放上濾光片，通過目鏡觀察到單色光的雙縫干涉圖樣。（4）測量雙縫到屏的距離l和相鄰兩條亮條紋間的距離?x。（5）分別改變?yōu)V光片的顏色和雙縫的距離，觀察干涉條紋的變化，并求出相應(yīng)的波長。5.比較圖4.4-4，說明三幅干涉圖樣為什么不同？藍光雙縫間距0.36mm紅光雙縫間距0.36mm紅光雙縫間距0.18mm【學(xué)以致用】1．如圖所示是光的雙縫干涉的示意圖，下列說法中正確的是（）A.單縫S的作用是為了增加光的強度B.雙縫S1、S2的作用是為了產(chǎn)生兩個頻率相同的線狀光源C.當S1、S2發(fā)出兩列光波到P點的路程差為光的波長λ的1.5倍時，產(chǎn)生第三條暗條紋D.當S1、S2發(fā)出的兩列光波到P點的路程差為長λ時，產(chǎn)生中央亮條紋2．（1）在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，裝置如圖1所示，光具座上放置的光學(xué)元件依次為：①光源、②__透鏡__________、③___單縫______、④_____雙縫______、⑤遮光筒、⑥屏。對于某種單色光，為增加相鄰亮紋間距，可采取__增大雙縫到屏的距離____或____減小雙縫間距的方法。（2）將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如圖2所示。然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，記下此時圖3中手輪上的示數(shù)___13.870_________mm，求得相鄰亮紋的間距Δx為__2.310__________mm。（3）已知雙縫間距為2×10-4m，測得雙縫到屏的距離為0.7m，則所測紅光的波長為____0.66________nm?！竞诵乃仞B(yǎng)提升】1．利用圖中裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象時，有下面幾種說法中正確的是（）A．將屏移近雙縫，干涉條紋間距變窄B．將濾光片由藍色的換成紅色的，干涉條紋間距變寬C．將單縫向雙縫移動一小段距離后，干涉條紋間距變寬D．換一個兩縫之間距離較大的雙縫，干涉條紋間距變窄利用如圖所示裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象并測量光的波長，下列說法中正確的是()A．實驗裝置中的①②③元件分別為透鏡、濾光片和單縫、雙縫B．將濾光片由紫色換成紅色，干涉條紋間距變寬C．將單縫向雙縫移動一小段距離后，干涉條紋間距變寬D．測量過程中，誤將5個條紋間距數(shù)成6個，波長測量值偏大3．如圖所示，在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，將實驗儀器按要求安裝在光具座上，一同學(xué)觀察到清晰的干涉條紋。若他對實驗裝置進行改動后，在像屏上仍能觀察到清晰的干涉條紋，但條紋間距變窄。以下改動可能會實現(xiàn)這個效果的是（）僅將濾光片向右移動靠近單縫 B．僅將單縫與雙縫的位置互換C．僅將紅色濾光片換成綠色濾光片 D．僅將單縫向左移動少許4．在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋。若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片（只能透過紅光），另一縫前放一綠色濾光片（只能透過綠光），這時（）A．只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失B．紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的雙縫干涉條紋依然存在C．任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但在屏上仍有光亮D．屏上無任何光亮5.用實驗裝置觀察雙縫干涉圖樣，雙縫之間的距離是0.2mm，用的是綠色濾光片，從目鏡中可以看到綠色干涉條紋。（1）如果把毛玻璃屏向遠離雙縫的方向移動，相鄰兩亮條紋中心的距離將增加；（2）把綠色濾色片換成紅色，相鄰兩個亮條紋中心的距離增大了。這說明紅光的波長較長；（3）如果改用間距為0.3mm的雙縫，相鄰兩個亮條紋中心的距離將減小。6.在用雙縫干涉測量光的波長的實驗中，為什么不直接測?x，而要通過測n個條紋的間距求出?x？測量更大的長度，減小相對誤差。某同學(xué)在用雙縫干涉測量光的波長的實驗中，已知兩縫間的間距為0.3mm，以某種單色光照射雙縫時，在離雙縫1.2m遠的屏上，用測量頭測量條紋間的寬度：先將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如圖甲所示；然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，此時手輪上的示數(shù)如圖乙所示。根據(jù)以上實驗，測得的這種光的波長是多少？6.5225*10-7m8．在“用雙縫干涉測光的波長”的實驗中，雙縫間距d＝0.4mm，雙縫到光屏間的距離l＝0.5m，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，則：(1)分劃板在圖中A、B位置時游標卡尺讀數(shù)分別為xA＝_11.1_______