2022届高考物理一轮突破实验二十一 用双缝干涉实验测量光的波长

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实验二十一　用双缝干涉实验测量光的波长
【实验过程】
1．安装双缝干涉仪：
(1)先将光源(线状光源)、遮光筒、光屏依次放于光具座上，如图所示，调整光
源的高度，使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮。
(2)将单缝和双缝安装在光具座上，在遮光筒有光屏一端安装测量头，如图所示。
① 光源、单缝、双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上。
② 双缝与单缝平行。
③ 调整分划板位置，使分划板中心刻线位于光屏中央。
2．观察双缝干涉图样：
(1)调节单缝的位置，使单缝和双缝间距离保持在 5～10 cm，使缝相互平行，中
心大致位于遮光筒的轴线上，这时通过测量头上的目镜观察干涉条纹，若干涉
条纹不清晰，可通过遮光筒上的调节长杆轻轻拨动双缝，即可使干涉条纹清晰
明亮。在屏上就会看到白光的双缝干涉图样。
(2)将红色(或绿色)滤光片套在单缝前面，通过目镜可看到单色光的双缝干涉条
纹。
(3)改变滤光片和双缝，观察干涉图样的变化。
3．测量单色光波长：
(1)转动测量头上的手轮，使分划板中心刻线对齐某一条亮条纹中心，记下手轮
上的读数 a1；转动手轮，使分划板中心刻线对齐另一条亮条纹中心，记下手轮
上的读数 a2。
(2)测出 n条亮纹间的距离 a＝a2－a1，进而求出相邻两条亮条纹间距离：
Δy＝。
(3)双缝间的距离 d是已知的，双缝到屏的距离 l用米尺测出，利用表达式
λ＝Δy 求单色光的波长。
(4)换用不同颜色的滤光片重复上述步骤，并求出相应的波长。
【数据处理】
1．条纹间距的计算：转动测量头的手轮，分划板中心刻线在第 1条亮条纹中央
时读数为 a1，在第 n条亮条纹中央时读数为 an，则 Δx＝。
2．根据条纹间距与波长的关系 Δx＝λ得λ＝Δx，其中 d为双缝间距，
l为双缝到光屏的距离。
3．测量时需测量多组数据，求 λ的平均值。
【误差分析】
　本实验为测量性实验，因此应想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 的测量误差对波长的影响很大。
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偶然误差。
2．条纹间距 Δx 的测量误差：
(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。
改进方法：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 平均值的方法进一步减小误差。
【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。
教材原型实验
【典例 1】(2019·全国卷Ⅱ)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验
时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
回答下列问题：
(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________；
A．将单缝向双缝靠近
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