1、實(shí)驗(yàn)十四 用雙縫干涉測光的波長,1了解光產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條件； 2觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣； 3掌握用測量頭測量條紋間距的方法； 4測單色光的波長.,1.光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片后成為單色光，單色光通過單縫后，相當(dāng)于線光源，再經(jīng)雙縫射出的兩束光即為相干光，在屏上產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣. 2.由條紋間距公式y(tǒng)= ，得= ，可以計(jì)算出光的波長，其中雙縫間距d是已知的，雙縫到屏的距離l可以用米尺測出，條紋間距y用測量頭測出.,雙縫干涉儀(光具座、單縫片、雙縫片、濾光片、遮光筒、光屏、光源、測量頭)、電源、導(dǎo)線、刻度尺.,1.安裝雙縫干涉儀 (1)先將光源(線狀光源)、遮光筒、光屏依次放于光具座上，如

2、圖所示，調(diào)整光源的高度，使它發(fā)出的一束光沿著遮光筒的軸線把屏照亮.,(2)將單縫和雙縫安裝在光具座上，在遮光筒有光屏一端安裝測量頭，如圖所示. 光源、單縫、雙縫三者的中心位于遮光筒的軸線上. 雙縫與單縫平行. 調(diào)整分劃板位置使分劃板中心刻線位于光屏中央.,2.觀察雙縫干涉圖樣 (1)調(diào)節(jié)單縫的位置，使單縫和雙縫間距離保持在510 cm，使縫相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上，這時通過測量頭上的目鏡觀察干涉條紋，若干涉條紋不清晰，可通過遮光筒上的調(diào)節(jié)長桿輕輕撥動雙縫，即可使干涉條紋清晰明亮.在屏上就會看到白光的雙縫干涉圖樣. (2)將紅色(或綠色)濾光片套在單縫前面，通過目鏡可看到單色光的雙縫

3、干涉條紋. (3)改變?yōu)V光片和雙縫，觀察干涉圖樣的變化.,3測量單色光波長 (1)轉(zhuǎn)動測量頭上的手輪，使分劃板中心刻線對齊某一條亮條紋 中心，記下手輪上的讀數(shù)a1；轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線對 齊另一條亮條紋中心，記下手輪上的讀數(shù)a2. (2)測出n條亮紋間的距離a=a2-a1，進(jìn)而求出相鄰兩條亮條紋間 距離: y= . (3)雙縫間的距離d是已知的，雙縫到屏的距離l用米尺測出，利 用表達(dá)式= 求單色光的波長. (4)換用不同顏色的濾光片重復(fù)上述步驟，并求出相應(yīng)的波長.,1.刻度尺和測量頭出現(xiàn)的讀數(shù)誤差對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響很大；因此采取多測幾條條紋間距和多次測量取平均值的辦法減小誤差. 2.單縫、

4、雙縫不是嚴(yán)格相互平行，其中心沒有位于遮光筒的軸線上以及單縫到雙縫的距離不是嚴(yán)格相等造成誤差；應(yīng)盡量把單縫、雙縫調(diào)平行，調(diào)節(jié)單縫到雙縫的距離相等并使它們的中心大致位于遮光筒的軸線上.,1.愛護(hù)儀器，雙縫干涉儀是比較精密的實(shí)驗(yàn)儀器，使用時應(yīng)注意: (1)要輕拿輕放； (2)不要隨便拆分遮光筒、測量頭等元件； (3)濾光片、單縫、雙縫、目鏡等會粘附灰塵，應(yīng)該用擦鏡紙輕輕擦拭，不要用其他物品擦拭或用口吹氣除塵,2.光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近. 3.實(shí)驗(yàn)時應(yīng)調(diào)整光源、單縫、雙縫和光屏、測量頭共軸，單縫和雙縫安裝時應(yīng)豎直且相互平行，遮光筒的軸線要與光具座導(dǎo)軌平行若不共軸或單縫與雙縫不平行則

5、會引起干涉條紋亮度小，不清晰，不便于觀察和測量 4.分劃板上的刻線應(yīng)與干涉條紋的亮(暗)線平行，否則會增大測量結(jié)果的誤差 5.雙縫、測量頭安裝到遮光筒上時要裝到底，使各部件的定位面緊密吻合，否則影響測量結(jié)果,為增加實(shí)驗(yàn)的可見性的效果，在光源和濾光片間增加一個凸透鏡，有條件的學(xué)校用氦氖激光器作光源，在暗室的墻壁或屏幕上完成該實(shí)驗(yàn).,雙縫干涉圖樣的觀察 【典例1】用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察雙縫干涉圖樣，雙縫之間的距離是0.20 mm,用的是綠色濾光片,在毛玻璃屏上可以看到綠色干涉條紋,問：,(1)毛玻璃屏上的干涉條紋與雙縫垂直還是平行？ (2)如果把毛玻璃屏向遠(yuǎn)離雙縫方向移動，相鄰兩亮條紋中心的距離

6、如何變化？ (3)如果把光源與單縫向雙縫方向移動，相鄰兩亮條紋中心的距離如何變化？ (4)如果把綠色濾光片換為紅色，相鄰兩亮條紋中心的距離增大了，說明哪種色光波長長？ (5)如果改用間距是0.25 mm的雙縫，相鄰兩亮條紋中心的距離如何變化？,【規(guī)范解答】由光的干涉原理可知,干涉條紋與雙縫平行. 由y= 可知相鄰兩亮條紋中心距離y與l、d、有關(guān)，與 其他因素?zé)o關(guān)，因此把毛玻璃屏向遠(yuǎn)離雙縫方向移動，l變大， 相鄰兩亮條紋中心距離變大;光源與單縫向雙縫方向移動，相鄰 兩亮條紋中心距離不變;相鄰兩亮條紋中心的距離增大，說明紅 光波長長;改用間距是0.25 mm的雙縫，d增大,相鄰兩亮條紋中 心距離變

7、小. 答案：(1)平行 (2)變大 (3)不變 (4)紅光 (5)變小,裝置的安裝與調(diào)試原理的考查 【典例2】(1)如圖甲所示，在“用雙縫干涉測光的波長”實(shí)驗(yàn)中，光具座上放置的光學(xué)元件依次為光源、_、_、_、遮光筒、光屏.對于某種單色光，為增加相鄰亮紋(暗紋)間的距離，可采取_或_的方法. (2)如果將燈泡換成激光光源，該實(shí)驗(yàn)照樣可以完成，這時可以去掉的部件是_(填數(shù)字代號)；,(3)轉(zhuǎn)動測量頭的手輪，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第1條亮紋，讀出手輪的讀數(shù)如圖乙所示. 繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第10條亮紋，讀出手輪的讀數(shù)如圖丙所示.則兩條紋的間距是_mm；,(4)如果已經(jīng)量得雙縫的間距是0.

8、30 mm 、雙縫和光屏之間的距離是900 mm ，則待測光的波長是_m (取三位有效數(shù)字).,【規(guī)范解答】(1)依據(jù)各元件的作用和實(shí)驗(yàn)要求可知光具座上放置的光學(xué)元件依次為光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒和光屏，因此濾光片、單縫、雙縫據(jù)y 可知對于某種單色光，一定，要增加相鄰亮紋(暗紋)間的距離，可采取增大雙縫與屏之間的距離l或減小雙縫的距離d. (2)由于激光的單色性和相干性好，因此可以去掉的部件是濾光片和單縫.,(3)由圖乙得讀數(shù)是0.045 mm，由圖丙得讀數(shù)是14.535 mm，因 此 . (4)由y= ，得= =5.3710-4 mm=5.3710-7 m. 答案：(1)濾光片 單縫

9、 雙縫 增大雙縫與屏之間的距離l 減小雙縫的距離d (2) (3)1.610 (4)5.3710-7,1.在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時，若在雙縫前后各放置一個偏振片，當(dāng)兩個偏振片的透振方向相互垂直時( ) A光屏上仍有干涉條紋，但亮條紋的亮度減小 B光屏上仍有干涉條紋，但亮條紋的亮度增大 C干涉條紋消失，但仍有光照射到光屏上 D干涉條紋消失，光屏上一片黑暗 【解析】選C.若兩個偏振片互相垂直，則振動方向垂直，不符合產(chǎn)生干涉的條件，因?yàn)楫a(chǎn)生干涉的條件是：頻率相同，振動方向相同故選C.,2.在開展探究性學(xué)習(xí)的活動中，小明設(shè)計(jì)了觀察光的干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn).小明設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，在光源正常發(fā)光的情況下，光屏上

10、根本看不到光亮的痕跡，其原因是( ) A沒有插濾光片 B光源亮度偏高 C遮光筒與光源等元件不共軸 D縫本身的寬度過大,【解析】選C.濾光片的作用是讓進(jìn)入遮光筒的是單色光，縫的寬度過大在光屏上得到的是光斑，光源亮度偏高都不是造成光屏上看不到光亮的痕跡的原因，A、B、D錯；光源、單縫、雙縫三者的中心不在遮光筒的軸線上時，光將射在遮光筒壁上而不在光屏上，C對.,3.(2012南通模擬)雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 裝置如圖所示，雙縫間的距離為d， 雙縫到像屏的距離為L，調(diào)整實(shí)驗(yàn) 裝置使得像屏上可以看到清晰的干 涉條紋關(guān)于干涉條紋的情況， 下列敘述正確的是( ),A若將像屏向左平移一小段距離，屏上的干涉條紋將變得不清

11、 晰 B若將像屏向右平移一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋 C若將雙縫間距離d減小，像屏上的兩個相鄰明條紋間的距離 變小 D若將雙縫間距離d減小，像屏上的兩個相鄰暗條紋間的距離 增大 【解析】選B、D.根據(jù)y ，l變化，屏上仍有清晰的干涉 條紋，只是條紋間距發(fā)生變化，A錯，B對；d減小時，y變 大，C錯，D對,4.(2012浦東模擬)在觀察光的雙縫干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中：,(1)將激光束照在如圖所示的雙縫上，在光屏上觀察到的現(xiàn)象是圖中的( ) (2)換用間隙更小的雙縫，保持雙縫到光屏的距離不變，在光屏上觀察到的條紋寬度將_；保持雙縫間隙不變，減小雙縫到光屏的距離，在光屏上觀察到的條紋寬度將_(以上空

12、格均選填“變寬”、“變窄”或“不變”).,【解析】(1)雙縫干涉是等間距的條紋，故選A. (2)據(jù)y 可知換用間隙更小的雙縫，條紋變寬；減小雙縫 到光屏的距離，條紋變窄. 答案：(1)A (2)變寬 變窄,5.如圖所示是利用雙縫干涉測定單色光波長的實(shí)驗(yàn)裝置，濾光片的作用是_，單縫的作用是_，雙縫的作用是_，單縫和雙縫之間的方向關(guān)系是_ 【解析】濾光片的作用是獲得單色光；單縫的作用是產(chǎn)生線光源；雙縫的作用是產(chǎn)生相干光源；單縫和雙縫之間的方向關(guān)系是平行. 答案：獲得單色光 產(chǎn)生線光源 產(chǎn)生相干光源 平行,6.(2012鎮(zhèn)江模擬)某同學(xué)自己動手利用 如圖所示的裝置觀察光的干涉現(xiàn)象，其中 A為單縫屏，

13、B為雙縫屏，整個裝置位于 一暗箱中，實(shí)驗(yàn)過程如下： (1)該同學(xué)用一束太陽光照射A屏?xí)r，屏C上沒有出現(xiàn)干涉條紋；移去B后，在屏上出現(xiàn)不等間距條紋，此條紋是由于產(chǎn)生_的； (2)移去A后，遮住縫S1或縫S2中的任一個，C上均出現(xiàn)一窄亮斑出現(xiàn)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要原因是_.,【解析】(1)用太陽光照射A時，屏C上沒有出現(xiàn)干涉條紋，是因?yàn)樘柟饨?jīng)A分光到S1、S2上不能形成相干光，移去B后，在屏上出現(xiàn)了不等間距的條紋，是因?yàn)樘柟饨?jīng)過A的S縫發(fā)生了衍射現(xiàn)象 (2)移去A后，遮住縫S1或縫S2中的任一個，C上均出現(xiàn)一窄亮斑說明縫S1、S2都太寬，都不能單獨(dú)地形成單縫衍射 答案：(1)光的衍射 (2)縫S1、S2太寬,7.(2012合肥模擬)在用雙縫干涉測光的波長實(shí)驗(yàn)中，將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀按照要求安裝在光具座上，如圖甲所示.從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離l=600 mm，選用縫間距d=0.20 mm的雙縫屏，調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置，觀察到雙縫干涉條紋. (1)選用帶有游標(biāo)尺的測量頭(如圖乙所示)測量相鄰兩條亮條紋間的距離，轉(zhuǎn)動測量頭的手輪，使分劃板的中心刻線對齊某一條亮條紋(將這一條紋選定為第1亮條紋)的中心，此時游標(biāo)尺上的示數(shù)為a1=1.15 mm；繼續(xù)轉(zhuǎn)動測量頭的手輪，使分劃板的中心刻線對齊第6亮條紋的中心，此時游標(biāo)尺上的示數(shù)情