教科版高中物理选择性必修第一册第四章5实验用双缝干涉测量光的波长课件+学案

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名称 教科版高中物理选择性必修第一册第四章5实验用双缝干涉测量光的波长课件+学案
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资源类型 试卷
版本资源 教科版(2019)
科目 物理
更新时间 2024-08-26 14:11:55

文档简介

5.实验:用双缝干涉测量光的波长
1.掌握双缝干涉测量波长的原理。
2.学会安装实验器材,并能进行正确的实验操作、测量光的波长。
一、实验原理与方法
1.实验原理
如图所示,两缝之间的距离为d,每个狭缝都很窄,宽度可以忽略。
两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0,双缝到屏的距离OP0=l。则相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距Δx=λ。
2.测量原理
由公式Δx=λ可知,在双缝干涉实验中,d是双缝间距,是已知的;l是双缝到屏的距离,可以测出,那么,只要测出相邻亮条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx,即可由公式λ=Δx计算出入射光波长的大小。
3.条纹间距Δx的测定
甲        乙
如图甲所示,测量头由分划板、目镜、手轮等构成,测量时先转动测量头,让分划板中心刻线与亮条纹的中心对齐,记下此时手轮上的读数,然后转动手轮,使分划板向左(向右)移动至分划板的中心刻线与另一相邻亮条纹的中心对齐,如图乙所示,记下此时读数,再转动手轮,用同样的方法测出n条亮纹间的距离a,可求出相邻两亮纹间的距离Δx=。
二、实验器材
双缝干涉仪(包括:光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头,其中测量头又包括:分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺。
三、实验步骤
1.按如图所示安装仪器。
2.将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的中心轴线上。
3.使光源发光,在光源和单缝之间加红(绿)色滤光片,让通过后的条形光斑恰好落在双缝上,通过遮光筒上的测量头,仔细调节目镜,观察单色光的干涉条纹,撤去滤光片,观察白光的干涉条纹(彩色条纹)。
4.加装滤光片,通过目镜观察单色光的干涉条纹,同时调节手轮,分划板的中心刻线对齐某一条纹的中心,记下手轮的读数,然后继续转动使分划板移动,直到分划板的中心刻线对齐另一条纹中心,记下此时手轮读数和移过分划板中心刻度线的条纹数n。
5.将两次手轮的读数相减,求出n条亮纹间的距离a,利用公式Δx=,算出相邻两条亮条纹间距,然后利用公式λ=Δx,求出此单色光的波长λ(d仪器中已给出,l可用米尺测出)。
6.重复测量、计算,求出波长的平均值。
7.换用另一滤光片,重复实验。
四、误差分析
本实验为测量性实验,因此应尽一切办法减少有关测量的误差。实验中的双缝间距d是器材本身给出的,因此本实验要注意l和Δx的测量。光波的波长很小,l、Δx的测量对波长的影响很大。
1.双缝到屏的距离l的测量误差
因本实验中双缝到屏的距离非常长,l的测量误差不太大,但也应选用毫米刻度尺测量,并用多次测量求平均值的办法减小相对误差。
2.测条纹间距Δx带来的误差
(1)干涉条纹没有调到最清晰的程度。
(2)分划板刻线与干涉条纹不平行,中心刻线没有恰好位于条纹中心。
(3)测量多条亮条纹间距时读数不准确。
(4)利用“累积法”测n条亮纹间距,再求Δx=,并且采用多次测量求Δx的平均值的方法进一步减小误差。
五、注意事项
1.双缝干涉仪是比较精密的实验仪器,要轻拿轻放, 不要随便拆分遮光筒、测量头等元件。
2.安装时,要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上,并使单缝、双缝平行且竖直。
3.光源使用线状长丝灯泡,调节时使之与单缝平行且靠近。
4.实验中会出现屏上的光很弱的情况,主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致;干涉条纹是否清晰与单缝和双缝是否平行有关系。
类型一 实验操作过程及仪器读数
【典例1】 某同学用以下装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验:
(1)在本实验中,需要利用关系式Δx=λ来求解某色光的波长,其中l和d一般为已知量,所以测量Δx是本实验的关键,观察下面的图像,你认为在实际操作中应选下列图中的______________(选填“甲”或“乙”)图更为合适。
(2)在实际操作中,我们通常会通过测n条亮纹间的距离取平均值的方法来减小测量误差。已知实验所用的测量头由分划板、目镜、手轮等构成,使用50分度的游标卡尺。某同学在成功观察到干涉图像后,开始进行数据记录,具体操作如下:从目镜中观察干涉图像同时调节手轮,测量了第1条亮条纹与第6条亮条纹之间的距离,初末位置游标卡尺的示数如图所示,则相邻两条亮条纹的间距Δx=______________ mm。
(3)若在实验当中,某同学观察到测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上。若继续移动目镜观察,将会使测量结果出现偏差,所以需要对仪器进行调整,使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上。下面操作中可行的有______________。
A.调节拨杆方向
B.其他不动,测量头旋转一个较小角度
C.其他不动,遮光筒旋转一个较小角度
D.将遮光筒与测量头整体旋转一个较小角度
(4)在写实验报告时,实验要求学生将目镜中所观察到的现象描绘出来,甲同学和乙同学分别画了移动目镜时所观察到的初末两个视场区,你觉得______________的图像存在造假现象。
[解析] (1)在实际操作中标度线在亮条纹中容易观察,则应选甲图更为合适。
(2)50分度游标卡尺的精确值为0.02 mm,初末位置游标卡尺的示数分别为
0.5 cm+40×0.02 mm=5.80 mm
1.5 cm+10×0.02 mm=15.20 mm
则相邻两条亮条纹的间距为
Δx= mm=1.88 mm。
(3)首先要明确各器件的作用,拨动拨杆的作用是为了使单缝和双缝平行,获得清晰的干涉图样,因为已有清晰的干涉图样,所以不用调节;题中出现的问题是分划板中心刻度线与干涉条纹不平行,应调节测量头使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上,故应其他不动,测量头旋转一个较小角度;或者其他不动,遮光筒旋转一个较小角度,B、C正确,A、D错误。故选BC。
(4)实验中移动目镜时,分划板中心刻度线不应该移动,则甲同学的图像存在造假现象。
[答案] (1)甲 (2)1.88 (3)BC (4)甲同学
类型二 实验数据处理
【典例2】 利用双缝干涉测定单色光波长,某同学在做该实验时,第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时(图甲),游标卡尺的示数如图丙所示,第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时(图乙),游标卡尺的示数如图丁所示,已知双缝间距为0.5 mm,从双缝到屏的距离为1 m,则图丙中游标卡尺的示数为______________ mm;图丁游标卡尺的示数为______________ mm。在实验中,所测单色光的波长为______________ m。在本实验中如果在双缝上各有一个红色和绿色滤光片,那么在光屏上将______________(选填“能”或“不能”)看到明暗相间的条纹。
甲      乙
丙      丁
[解析] 根据游标卡尺的原理,可读出图丙的示数为1.1 cm+4×0.1 mm=11.4 mm;图丁的示数为1.6 cm+8×0.1 mm=16.8 mm。Δy= mm=1.35 mm。又根据Δy=λ,则λ==6.75×10-7 m。
当在双缝上各有一个红色和绿色滤光片时,不满足干涉条件,故不能看到明暗相间的条纹。
[答案] 11.4 16.8 6.75×10-7 不能
类型三 创新实验设计
【典例3】 1801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年,洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称为洛埃镜实验)。
(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示,S为单色光源,M为一平面镜。试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域。
(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和l,在光屏上形成干涉条纹,测出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离为Δx。写出光的波长λ的表达式。
[解析] (1)根据平面镜成像特点(对称性),先作出S在镜中的像S′,画出边缘光线,范围如图所示。此范围即为相交区域。
(2)杨氏双缝干涉实验中干涉条纹宽度与双缝间距、缝屏距离、光波波长之间的关系为Δx=λ,又因为d=2a,所以λ=Δx。
[答案] (1)见解析图 (2)λ=Δx
1.某同学“用双缝干涉测量光的波长”。
(1)如图所示,若将某单色光束照在双缝上,在光屏上观察到的现象是图乙,图样是平行且等宽的明暗相间的条纹。换用间隙更小的双缝,保持双缝到光屏的距离不变,在光屏上观察到的条纹宽度将______________;保持双缝间隙不变,减小光屏到双缝的距离,在光屏上观察到的条纹宽度将______________(以上均选填“变宽”“变窄”或“不变”)。
 
(2)为测量该单色光的波长,将光束垂直射向间距为d的双缝(每个缝的宽度都很窄,宽度可忽略),在双缝后面距离为L处的光屏上可以观察到干涉条纹。现使测量头的分划板中心刻线与条纹的中心对齐,经测量得出5条亮条纹之间的距离为a,则该单色光的波长为______________。
[解析] (1)根据双缝干涉条纹间距公式
Δx=λ
可知在其他条件不变,换用间隙更小的双缝即d减小时,条纹宽度变宽;保持双缝间隙不变,减小光屏到双缝的距离即L减小,则条纹宽度变窄。
(2)由题意可知,双缝干涉相邻亮条纹的间距为
Δx=
根据Δx=λ
可知,该单色光的波长为
λ==。
[答案] (1)变宽 变窄 (2)
2.如图甲是利用双缝干涉测量某单色光波长的实验装置。其中,装置______________(选填“A”或“B”)的作用是获取两束相干光源。利用该仪器测量光的波长时图乙是第1条亮条纹的位置,此时观测装置上螺旋测微器的读数为______________ mm,图丙是第4条亮条纹的位置,已知双缝之间的距离是0.25 mm,双缝到毛玻璃屏的距离是700 mm,可见光中不同颜色单色光的波长范围已在表格中列出,由此可推知,图甲中的滤光片是______________色。
可见光的波长范围
单色光 颜色 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫
波长 范围 (单位: nm) 620~ 760 592~ 620 578~ 592 500~ 578 464~ 500 446~ 464 400~ 446
[解析] 题图甲中装置A是单缝,装置B是双缝,双缝的作用是获取相干光源。
根据螺旋测微器的读数规则可知题图乙螺旋测微器的读数为2.0 mm+0.190 mm=2.190 mm,题图丙螺旋测微器的读数是7.5 mm+0.368 mm=7.868 mm;则相邻两条亮条纹间的距离Δx≈1.893 mm,
根据题意知d=0.25 mm,L=700 mm,由双缝干涉条纹间距公式
Δx=λ
解得实验所用单色光的波长为
λ==676 nm
根据题表中数据可知实验所用光是红光,因此装置中的滤光片是红色滤光片。
[答案] B 2.190 红
3.(1)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,备有下列仪器:
A.白炽灯 B.双缝 C.单缝 D.滤光片 E.白色光屏
把以上仪器装在光具座上时,正确的排列顺序应该是__________ (填写字母代号)。
(2)已知双缝到光屏之间的距离L=500 mm,双缝之间的距离d=0.50 mm,单缝到双缝之间的距离s=100 mm,某同学在用测量头测量时,调整手轮,在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮条纹的中心,然后他继续转动,使分划板中心刻线对准B亮条纹的中心,前后两次游标卡尺的读数如图所示。则入射光的波长λ=______________m(结果保留2位有效数字)。
(3)实验中发现条纹太密,难以测量,可以采用的改善办法有______________。
A.改用波长较长的光(如红光)作为入射光
B.增大双缝到屏的距离
C.增大双缝到单缝的距离
D.增大双缝间距
[解析] (1)要产生单色光,需将白光通过滤光片,再通过单缝形成线光源,最后通过双缝,在光屏上产生干涉条纹,所以正确的排列顺序应该是ADCBE。
(2)游标卡尺读数精确度为0.1 mm,A位置主尺读数为11 mm,游标尺对齐刻度的读数为1,读数为x1=11 mm+1×0.1 mm=11.1 mm,同理B位置读数为x2=15.6 mm,则条纹间距Δx=≈0.64 mm,则λ=Δx=6.4×10-7 m。
(3)由Δx=λ可知,要增大条纹间距,可用波长更长的入射光或增大双缝到屏的距离,故A、B正确。
[答案] (1)ADCBE (2)6.4×10-7 (3)AB
4.现有毛玻璃屏A、双缝B、白色光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在如图所示的光具座上组成双缝干涉装置,用以测量红光的波长。
(1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、__________、A。
(2)本实验的步骤有:
①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;
③用米尺测量双缝到屏的距离;
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。
在操作步骤②时还应注意单缝、双缝应________________________________ ________________________________________且______________。
(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图甲所示。然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时图乙中手轮上的示数为______________mm,求得相邻亮纹的间距Δx=______________mm。
甲    乙
(4)已知双缝间距d为2.0×10-4m,测得双缝到屏的距离l为0.700 m,由计算式λ=______________,求得所测红光波长为______________nm。
[解析] (1)由左至右依次放置白色光源C、滤光片E、单缝D、双缝B、毛玻璃屏A。
(2)单缝、双缝应相互平行并与遮光筒轴线垂直。
(3)题图甲的示数为2.320 mm,题图乙的示数为13.870 mm,则Δx= mm=2.310 mm。
(4)由Δx=λ得
λ=Δx=×2.310×10-3 m=6.60×10-7 m=660 nm。
[答案] (1)E、D、B (2)相互平行 与遮光筒轴线垂直 (3)13.870 2.310 (4)Δx 660
5.某同学在实验室找到了一台陈旧的激光器,铭牌已模糊不清,为了测出该激光器发出光的波长,他在实验室中进行了以下操作:
a.将双缝放置在距墙面恰好是5块完整地板砖的位置;
b.用激光器照射双缝,在墙面上得到了如图所示的清晰的干涉条纹(阴影部分为亮条纹)。
(1)图中第五条亮条纹中心位置的读数为______________cm,相邻两条亮条纹间距Δx=______________cm。
(2)已知所用双缝的宽度d=0.10 mm,实验室的地面由“80 cm×80 cm”的地板砖铺成,则该激光器发出光的波长为______________m(结果保留2位有效数字)。
[解析] (1)刻度尺的分度值为1 mm,需要估读到分度值的下一位,根据刻度尺的读数规则,可得第五条亮条纹中心位置的读数为x5=10.45 cm。
第一条亮条纹中心位置的读数为x1=0.57 cm,则相邻两条亮条纹间距Δx==2.47 cm。
(2)所用双缝的宽度d=0.10 mm=0.1×10-3 m,双缝到墙面的距离L=80 cm×5=400 cm=4 m,根据干涉条纹间距公式Δx=λ,代入数据解得波长λ≈6.2×10-7 m。
[答案] (1)10.45 2.47 (2)6.2×10-7
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5.实验:用双缝干涉测量光的波长
第四章 光及其应用
学习任务
1.掌握双缝干涉测量波长的原理。
2.学会安装实验器材,并能进行正确的实验操作、测量光的波长。
必备知识·自主预习储备
3.条纹间距Δx的测定
甲        乙
二、实验器材
双缝干涉仪(包括:光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头,其中测量头又包括:分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺。
三、实验步骤
1.按如图所示安装仪器。
2.将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的中心轴线上。
3.使光源发光,在光源和单缝之间加红(绿)色滤光片,让通过后的条形光斑恰好落在双缝上,通过遮光筒上的测量头,仔细调节目镜,观察单色光的干涉条纹,撤去滤光片,观察白光的干涉条纹(彩色条纹)。
四、误差分析
本实验为测量性实验,因此应尽一切办法减少有关测量的误差。实验中的双缝间距d是器材本身给出的,因此本实验要注意l和Δx的测量。光波的波长很小,l、Δx的测量对波长的影响很大。
1.双缝到屏的距离l的测量误差
因本实验中双缝到屏的距离非常长,l的测量误差不太大,但也应选用毫米刻度尺测量,并用多次测量求平均值的办法减小相对误差。
五、注意事项
1.双缝干涉仪是比较精密的实验仪器,要轻拿轻放, 不要随便拆分遮光筒、测量头等元件。
2.安装时,要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上,并使单缝、双缝平行且竖直。
3.光源使用线状长丝灯泡,调节时使之与单缝平行且靠近。
4.实验中会出现屏上的光很弱的情况,主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致;干涉条纹是否清晰与单缝和双缝是否平行有关系。
关键能力·情境探究达成
类型一 实验操作过程及仪器读数
【典例1】 某同学用以下装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验:

(2)在实际操作中,我们通常会通过测n条亮纹间的距离取平均值的方法来减小测量误差。已知实验所用的测量头由分划板、目镜、手轮等构成,使用50分度的游标卡尺。某同学在成功观察到干涉图像后,开始进行数据记录,具体操作如下:
从目镜中观察干涉图像同时调节手轮,
测量了第1条亮条纹与第6条亮条纹之间
的距离,初末位置游标卡尺的示数如图
所示,则相邻两条亮条纹的间距Δx=
________ mm。
1.88
(3)若在实验当中,某同学观察到测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上。若继续移动目镜观察,将会使测量结果出现偏差,所以需要对仪器进行调整,使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上。下面操作中可行的有_____。
A.调节拨杆方向
B.其他不动,测量头旋转一个较小角度
C.其他不动,遮光筒旋转一个较小角度
D.将遮光筒与测量头整体旋转一个较小角度
BC
(4)在写实验报告时,实验要求学生将目镜中所观察到的现象描绘出来,甲同学和乙同学分别画了移动目镜时所观察到的初末两个视场区,你觉得__________的图像存在造假现象。
甲同学
(3)首先要明确各器件的作用,拨动拨杆的作用是为了使单缝和双缝平行,获得清晰的干涉图样,因为已有清晰的干涉图样,所以不用调节;题中出现的问题是分划板中心刻度线与干涉条纹不平行,应调节测量头使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上,故应其他不动,测量头旋转一个较小角度;或者其他不动,遮光筒旋转一个较小角度,B、C正确,A、D错误。故选BC。
(4)实验中移动目镜时,分划板中心刻度线不应该移动,则甲同学的图像存在造假现象。
类型二 实验数据处理
【典例2】 利用双缝干涉测定单色光波长,某同学在做该实验时,第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时(图甲),游标卡尺的示数如图丙所示,第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时(图乙),游标卡尺的示数如图丁所示,已知双缝间距为0.5 mm,从双缝到屏的距离为1 m,则图丙中游标卡尺的示数为_________ mm;图丁游标卡尺的示数为_________ mm。在实验中,所测单色光的波长为__________ m。在本实验中如果在双缝上各有一个红色和绿色滤光片,那么在光屏上将__________(选填“能”或“不能”)
看到明暗相
间的条纹。
甲       乙
丙      丁
11.4
16.8 
6.75×10-7
不能
类型三 创新实验设计
【典例3】 1801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年,洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称为洛埃镜实验)。
(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示,S为单色光源,M为一平面镜。试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域。
(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和l,在光屏上形成干涉条纹,测出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离为Δx。写出光的波长λ的表达式。
[解析] (1)根据平面镜成像特点(对称性),先作出S在镜中的像S′,画出边缘光线,范围如图所示。此范围即为相交区域。
学习效果·随堂评估自测
1.某同学“用双缝干涉测量光的波长”。
(1)如图所示,若将某单色光束照在双缝上,在光屏上观察到的现象是图乙,图样是平行且等宽的明暗相间的条纹。换用间隙更小的双缝,保持双缝到光屏的距离不变,在光屏上观察到的条纹宽度将_______;保持双缝间隙不变,减小光屏到双缝的距离,在光屏上观察到的条纹宽度将________(以上均选填“变宽”“变窄”或“不变”)。
2
4
3
题号
1
5
变宽
变窄
2
4
3
题号
1
5
(2)为测量该单色光的波长,将光束垂直射向间距为d的双缝(每个缝的宽度都很窄,宽度可忽略),在双缝后面距离为L处的光屏上可以观察到干涉条纹。现使测量头的分划板中心刻线与条纹的中心对齐,经测量得出5条亮条纹之间的距离为a,则该单色光的波长为_____。
2
4
3
题号
1
5

2
4
3
题号
1
5
2
4
3
题号
1
5
2.如图甲是利用双缝干涉测量某单色光波长的实验装置。其中,装置____ (选填“A”或“B”)的作用是获取两束相干光源。利用该仪器测量光的波长时图乙是第1条亮条纹的位置,此时观测装置上螺旋测微器的读数为_______ mm,图丙是第4条亮条纹的位置,已知双缝之间的距离是0.25 mm,双缝到毛玻璃屏的距离是700 mm,可见光中不同颜色单色光的波长范围已在表格中列出,由此可推知,图甲中的滤光片是_____色。
2
4
3
题号
1
5
B
2.190

2
4
3
题号
1
5
可见光的波长范围
2
4
3
题号
1
5
单色光
颜色 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫
波长
范围
(单位:
nm) 620~
760 592~
620 578~
592 500~
578 464~
500 446~
464 400~
446
2
4
3
题号
1
5
2
4
3
题号
1
5
3.(1)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,备有下列仪器:
A.白炽灯 B.双缝 C.单缝 D.滤光片 E.白色光屏
把以上仪器装在光具座上时,正确的排列顺序应该是________ (填写字母代号)。
2
4
3
题号
1
5
ADCBE
(2)已知双缝到光屏之间的距离L=500 mm,双缝之间的距离d=0.50 mm,单缝到双缝之间的距离s=100 mm,某同学在用测量头测量时,调整手轮,在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮条纹的中心,然后他继续转动,使分划板中心刻线对准B亮条纹的中心,前后两次游标卡尺的读数如图所示。则入射光的波长λ=___________m(结果保留2位有
效数字)。
2
4
3
题号
1
5
6.4×10-7
(3)实验中发现条纹太密,难以测量,可以采用的改善办法有_______。
A.改用波长较长的光(如红光)作为入射光
B.增大双缝到屏的距离
C.增大双缝到单缝的距离
D.增大双缝间距
2
4
3
题号
1
5
AB
2
4
3
题号
1
5
4.现有毛玻璃屏A、双缝B、白色光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在如图所示的光具座上组成双缝干涉装置,用以测量红光的波长。
(1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、_________、A。
2
4
3
题号
1
5
E、D、B
(2)本实验的步骤有:
①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;
③用米尺测量双缝到屏的距离;
2
4
3
题号
1
5
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。
在操作步骤②时还应注意单缝、双缝应________________且_____________________。
(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图甲所示。然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时图乙中手轮上的示数为___________mm,
求得相邻亮纹的间距Δx=___________mm。
2
4
3
题号
1
5
甲    乙
相互平行
与遮光筒轴线垂直
13.870
2.310
(4)已知双缝间距d为2.0×10-4m,测得双缝到屏的距离l为0.700 m,由计算式λ=________,求得所测红光波长为_____nm。
2
4
3
题号
1
5
660
2
4
3
题号
1
5
5.某同学在实验室找到了一台陈旧的激光器,铭牌已模糊不清,为了测出该激光器发出光的波长,他在实验室中进行了以下操作:
a.将双缝放置在距墙面恰好是5块完整地板砖的位置;
b.用激光器照射双缝,在墙面上得到了如图所示的清晰的干涉条纹(阴影部分为亮条纹)。
2
4
3
题号
1
5
(1)图中第五条亮条纹中心位置的读数为_______cm,相邻两条亮条纹间距Δx=_______cm。
(2)已知所用双缝的宽度d=0.10 mm,实验室的地面由
“80 cm×80 cm”的地板砖铺成,则该激光器发出光的波长为_________ m (结果保留2位有效数字)。
2
4
3
题号
1
5
10.45
2.47
6.2×10-7
2
4
3
题号
1
5
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