第十四章

光

第76講實(shí)驗(yàn)十八用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測量光

的波長

實(shí)驗(yàn)知識·自主回顧

核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破

提能訓(xùn)練練案[76]

返回導(dǎo)航

實(shí)驗(yàn)知識·自主回顧

高考一輪總復(fù)習(xí)?物理返回導(dǎo)航

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件。

2．觀察白光和單色光的雙縫干涉圖樣。

3．測量單色光的波長。

二、實(shí)驗(yàn)原理

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三、實(shí)驗(yàn)器材

雙縫干涉儀、光具座、光源、學(xué)生電源、導(dǎo)線、濾光片、單縫、雙

縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭、刻度尺。

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1．安裝儀器

(1)將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。

(2)接好光源，打開開關(guān)，使白熾燈正常發(fā)光。調(diào)節(jié)各部件的高度，

使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線到達(dá)光屏。

(3)安裝單縫和雙縫，中心位于遮光筒的軸線上，使雙縫和單縫的縫

平行。

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2．觀察與記錄

(1)調(diào)單縫與雙縫間距為5～10cm時(shí)，觀察白光的干涉條紋。

(2)在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋。

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五、注意事項(xiàng)

1．安裝時(shí)，注意使光源、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，雙縫平行且間距適當(dāng)。

2．光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近。

3．不要直接測Δx，要測幾個(gè)條紋的間距，計(jì)算得Δx，這樣可以減

小誤差。

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特別提醒：(1)實(shí)驗(yàn)中濾光片的作用是獲得單色光，要測量某種單色

光的波長，實(shí)驗(yàn)中必須使用濾光片。

(2)照在光屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測量頭與

遮光筒不共軸；干涉條紋不清晰，一般原因是單縫與雙縫不平行。

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核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破

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1教材原型實(shí)驗(yàn)

(基礎(chǔ)考點(diǎn)·自主探究)

【跟蹤訓(xùn)練】

(實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理和誤差分析)現(xiàn)有毛玻

璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和濾光片E等光學(xué)元件，要把它們

放在如圖甲所示光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量某單色光的波

長。

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(1)將白光光源C放在光具座上最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由

左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為________。

(2)本實(shí)驗(yàn)的步驟有：

①取下遮光筒左側(cè)除光源之外的元件，打開光源，調(diào)節(jié)光源的高度

和角度，使它發(fā)出的光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；

②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于

遮光筒的軸線上；

③用米尺測量雙縫到屏的距離；

④用測量頭測量數(shù)條亮條紋間的距離。

在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意________和________。

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(3)如圖所示，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)目鏡中干涉條紋與分劃板中心刻線始終有

一定的角度，下列哪個(gè)操作可以使得分劃板中心刻線與干涉條紋平行

________。

A．僅撥動撥桿B．僅旋轉(zhuǎn)單縫

C．僅前后移動凸透鏡D．僅旋轉(zhuǎn)毛玻璃處的測量頭

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(4)將測量頭的分劃板中心刻線與某亮條紋中心對齊，將該亮條紋定

為第1條亮條紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖乙所示。然后同方向轉(zhuǎn)動測量

頭，使分劃板中心刻線與第6條亮條紋中心對齊，記下此時(shí)圖丙中手輪

上的示數(shù)為________mm，求得相鄰亮條紋的間距Δx為________mm。

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(5)已知雙縫間距d為2.0×10－4m，測得雙縫到屏的距離l為

0.700m，由計(jì)算式λ＝________，求得所測單色光波長為________nm。

(6)在其他操作都正確的前提下，下列操作中一定會使測量結(jié)果偏小

的是________。

A．?dāng)?shù)到第7條明條紋時(shí)誤記為第6條

B．測量相鄰兩條亮條紋的間距作為Δx

C．測量單縫到屏的距離作為l

D．測間距時(shí)使分劃板中心刻線與暗條紋中心對齊

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[解析](1)濾光片E的作用是從白光中獲得單色光，單縫的作用是

獲取線光源，雙縫的作用是獲得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上。所

以由左至右，排列順序?yàn)镃EDBA。

(2)在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意的事項(xiàng)有：放置單縫、雙縫時(shí)，必須使

縫平行；單縫、雙縫間距離大約為5～10cm。

(3)若要使得分劃板中心刻線與干涉條紋平行，則僅旋轉(zhuǎn)毛玻璃處的

測量頭即可，故選D。

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(6)數(shù)到第7條明條紋時(shí)誤記為第6條，由λ表達(dá)式可知測量值偏大，

故A不符合題意；測量相鄰兩條亮條紋的間距作為Δx，雖然沒有通過累

積法而減小誤差，但測量結(jié)果不一定偏小，也可能偏大，故B不符合題

意；測量單縫到屏的距離作為l，即l比真實(shí)值偏大，根據(jù)λ表達(dá)式可知測

量值偏小，故C符合題意；測間距時(shí)使分劃板中心刻線與暗條紋中心對

齊，由于明暗條紋寬度相同，所以該操作對實(shí)驗(yàn)結(jié)果無影響，故D不符

合題意。

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2創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提升

(能力考點(diǎn)·深度研析)

?考向?qū)嶒?yàn)原理的創(chuàng)新

洛埃德在1834年提出了一種更簡單的觀察干涉的裝置。如圖所示，

單色光從單縫S射出，一部分入射到平面鏡后反射到屏上，另一部分直

接投射到屏上，在屏上兩光束交疊區(qū)域里將出現(xiàn)干涉條紋，單縫S通過

平面鏡成的像是S′。

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(1)通過洛埃德鏡在屏上可以觀察到明暗相間的干涉條紋，這和雙縫

干涉實(shí)驗(yàn)得到的干涉條紋一致。如果S被視為其中的一個(gè)縫，________

相當(dāng)于另一個(gè)“縫”。

(2)實(shí)驗(yàn)中已知單縫S到平面鏡的垂直距離h＝0.15mm，單縫到光屏

的距離D＝1.2m，觀測到第3條亮條紋中心到第12條亮條紋中心的間距

為22.78mm，則該單色光的波長λ＝____________m。(結(jié)果保留1位有效

數(shù)字)

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(3)以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離

________。

A．將平面鏡稍向上移動一些

B．將平面鏡稍向右移動一些

C．將光屏稍向右移動一些

D．將光源由紅色光改為綠色光

[答案](1)S′(2)6×10－7(3)AC

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