第04讲 实验：用双缝干涉测量光的波长（解析版）-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教2019选择性必修一）

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知识精讲
第04 讲 实验：用双缝干涉测量光的波长
课程标准 课标解读
1．掌握用双缝干涉测光的波长的原理、
操作、器材、注意事项．
2．掌握测量头的读数．
1．了解“用双缝干涉测量光的波长”的实验原
理，知道影响相邻条纹间距的因素．
2．通过进行“用双缝干涉测量光的波长”的实
验，加深对双缝干涉图样的认识和理解．
3．认识物理实验和数学工具在物理发展过程中的
作用．
知识点 01 实验目的、实验原理
1．实验目的
(1)观察白光及单色光的双缝干涉图样．
(2)掌握用公式 Δx＝λ
测定波长的方法．
(3)会用测量头测量条纹间距离．
2．实验原理
相邻明纹(或暗纹)间的距离 Δx与入射光波长 λ之间的定量关系推导
如图所示，双缝间距 d，双缝到屏的距离 l。双缝 S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为 P0。对屏上与 P0
距离为 x的一点 P，两缝与 P的距离 PS1＝r1，PS2＝r2。在线段 PS2上作 PM＝PS1，则 S2M＝r2－ r 1，因
d≪l，三角形 S1S2M可看作直角三角形。则
r2－r1＝d sin θ (令∠S2S1M＝θ)。另 x≈ltan θ≈lsin θ则r2－r1＝d
若P处为亮纹，则 d＝± k λ ，(k＝0，1，2，……)
解得 x＝± k λ 。(k＝0，1，2……)
相邻两亮纹或暗纹的中心间距 Δx＝λ。
【即学即练 1】某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率。方法是
只需要将矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间(之前为空气)(如图所示，特制容器未画出)，
通过比对填充后的干涉条纹间距 x2和填充前的干涉条纹间距 x1就可以计算出矿泉水的折射率(设空气的折射
率为 1)，则下列说法正确的是(　　)
A．x2＜x1 B．x2＞x1
C．该矿泉水的折射率为 D．该矿泉水的折射率为
【解析】　把空气换成矿泉水后，入射光的频率 f不变，光在介质中的传播速度减小，根据 v＝λf，可
知波长减小。根据单色光双缝干涉中相邻两亮条纹间距公式 Δx＝λ可知，对同一个装置来说，条纹间距与
波长成正比，波长减小，条纹间距减小，即 x2＜x1，A正确，B错误；
因为 n＝＝，所以该矿泉水的折射率为，C正确，D错误。
【答案】　AC
知识点 02 实验器材与实验步骤
1．实验器材：
双缝干涉仪：包括光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃光屏、光具座、测量头及刻度尺等.
2．实验步骤
(1)观察双缝干涉图样
①将光源、遮光筒、毛玻璃光屏依次安放在光具座上，如图所示．
②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光．
③调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏．
④安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝平行，二者间距约为5～10 cm，这
时可观察到白光的干涉条纹．
⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．
(2)测定单色光的波长
①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹．
②使分化板的中心刻线对齐某条亮条纹的中央，如图所示，记下手轮上的读数 a1；转动手轮，使分化
板中心刻线移至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数 a2，得出 n个亮条纹间的距离为 a＝| a 2－ a 1|，
则相邻两亮条纹间距 Δx＝.
③用刻度尺测量双缝到光屏的距离 l(d是已知的)．
④重复测量、计算，求出波长的平均值．
⑤换用不同的滤光片，重复实验．
3．数据处理
(1)条纹间距的计算：Δx＝.
(2)波长计算：λ＝Δ x .
(3)计算多组数据，求λ的平均值．
【即学即练 2】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
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