4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长-2021-2022学年高二物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版2019选择性必修第一册）.docx

1、第四章 光4.4：实验：用双缝干涉测量光的波长一：知识精讲归纳一、实验原理如图1所示，两缝之间的距离为d，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略图1两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0l.则相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距：x.若已知双缝间距，再测出双缝到屏的距离l和条纹间距x，就可以求得光波的波长二、实验器材双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头另外，还有学生电源、导线、刻度尺等三、实验步骤1将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图2所示图22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

2、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，使双缝与单缝的缝平行，两者间距510 cm，这时可观察白光的干涉条纹5在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹四、数据处理1安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹2使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮条纹，两条纹间距为a|a2a1|，则相邻两条亮条纹间的距离x.3用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的)4重复测量、计算，求出波长的平均值五、误差分析1光波的波长很小，x、l的测量误差

3、对波长的影响很大2在测量l时，一般用毫米刻度尺；而测x时，用千分尺且采用“累积法”3多次测量求平均值六、注意事项1双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件2滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去3安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，间距大约为510 cm.4测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心.二：考点题型归纳1（2022全国）现用如图所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。（1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互_放置。（选填“垂直”或“平行”）；（2）已知测量头主尺的最小刻度是

4、毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为1.16mm；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如下图所示，则读数为_mm。已知双缝间距，测得双缝到毛玻璃屏的距离L=0.800m，所测光的波长_nm。（保留3位有效数字）；2（2022广东）图a是利用双缝干涉仪测量单色光波长的实验装置示意图，滤光片的作用是_，单缝的作用是_，双缝的作用是_，单缝和双缝之间的方向关系是_。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b），游标卡尺的示数如图c所示

5、第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时（图d），游标卡尺的示数如图e所示，已知双缝间距为，从双缝到屏的距离为，则图c游标卡尺的示数为_，图e游标卡尺的示数为_实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是_，所测单色光波长为_。3（2021四川自贡）利用下图中装置研究双缝干涉现象时：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。记下此时图甲中手轮上的示数_，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_，求得相邻亮纹的间距为_。已知双缝间距为，测得双缝到屏的距离为，由计算式_，求得所测红光波长为_。4（2021江苏仪征

6、）某同学利用图示装置测量某种单色光的波长，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 B将屏向靠近双缝的方向移动C将屏向远离双缝的方向移动 D使用间距更小的双缝（2）在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距x1与绿光的干涉条纹间距x2相比，x1_（填“”“=”或“”“=”或“ 15.02 D 【详解】（1）1越小，目镜中观察得条纹数越多，由可知应将屏向靠近双缝的方向移动或使用间距更大的双缝。故选B。（2）2红光的波长大于绿光的波长，由可

7、知红光的干涉条纹间距与绿光的干涉条纹间距相比有（3）3由图戊可知游标尺主尺的读数为1.5cm，游标尺的读数为所以读数为（4）4由可得（5）5由图可知，亮条纹与分划板中心刻线不平行时，需使单缝与双缝相互平行，只要转动测量头，将图中的分划板调到竖直方向并与干涉条纹平行即可。故选D。5单缝 10.00 16.48 【详解】（1）1为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝，然后让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样，M处的实验器材是单缝。（2）2根据得，单色光波长的表达式（3）3由于游标尺第0格对齐，则根据游标卡尺的读数规则，读出图中读数为10.00mm。4根据游标卡尺的读数规则有1.6cm

8、+ 24 mm = 16.48mm 5 则四个亮条纹之间的距离为则相邻两条亮条纹的条纹间距由公式得m = 5.40 10 - 7m6AD 【详解】（1）1A滤光片的作用就是为了让一种单色光通过，故A正确；B光是横波，单缝与双缝垂直放置的话不能发生干涉，故B错误；C挡住其中一个缝，发生衍射现象，在毛玻璃屏上观察到的是衍射图样，故C错误；D激光单色性好，频率单一，相干性高，平行性好，可以去除凸透镜、滤光片、单缝，故D正确。故选AD。（2）2根据亮纹间距的计算公式有则代入已知数据有则79.762 【详解】1先读固定刻度为9.5mm，再读可动刻度，然后两者相加为2条纹间距根据双缝干涉公式得8C D 7

9、.1310-7 【详解】（1）1根据若想增加条纹宽度，可以增加屏到双缝的距离L，可以减小双缝间的距离d，也可以增加波长。故选C。（2）2AD根据将滤光片由蓝色的换成红色的，波长变大，干涉条纹间距变宽；换一个两缝间距较大的双缝片，干涉条纹间距变窄，A错误，D正确；B去掉滤光片后，将出现彩色干涉条纹，B错误；C换一个缝宽较大的单缝片，干涉条纹间距不变，C错误。故选D。（3）由于第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为8.56mm，可知根据可得96.310-7 6.310-6 变小 【详解】1由x=可得=x其中代入数据计算可得=6.310-7 m2双缝到第10条亮纹中心的光程差为s=10即s=6.31

10、0-6 m3若换用频率更大的单色光照射时，其波长变短，则由x=可知，干涉条纹的间距将变小。10CEDBA 0.696 0.3 【详解】（1）1为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝。表示各光学元件的字母排列顺序应为CEDBA。（2）2该读数为0.5mm+0.01mm19.6=0.696mm（3）3红光的波长大于绿光的波长，由公式可知红光的干涉条纹间距x1与绿光的干涉条纹间距x2相比x1x24已知=630nm=6.310-7m ；l=1.00m 由公式得双缝之间的距离为11ACD 0.702 大于 【详解】（1）1A为使屏上的干涉条纹清晰，灯丝与单缝和双缝必须平行放置，所得到的干涉

11、条纹与双缝平行，A正确；BCD由可知，条纹的疏密程度与双缝间距离d、光的波长、双缝到屏的距离l有关，CD正确，B错误。故选ACD。（2）2固定刻度读数为0.5mm，可动刻度读数为20.20.01mm，所以测量结果为d=0.5mm20.20.01mm=0.702mm（3）3测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上时，由几何知识可知测量所得干涉条纹间距大于条纹间的实际距离。12B 大于 D B 【详解】（1）1亮条纹与分划板中心刻线不平行时，需使单缝与双缝相互平行，转动测量头，将图中的分划板调到竖直方向并与干涉条纹平行，故AC错误，B正确。故选B。（2）2 作图如下三角形中斜边最长，故如果

12、测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，干涉条纹的间距的测量值偏大，所以最终波长测量值大于实际值。3发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，若要使两者对齐，该同学应旋转测量头，故ABC错误，D正确。（3）4要想增加从目镜中观察到的条纹个数，则应减小干涉条纹间距，根据双缝干涉条纹间距公式可知可增大双缝间距离或减小双缝到屏的距离，故B正确，ACD错误。（4）5 根据题意可知单个条纹间距为根据可得13甲 EDBA 【详解】（1）1图甲中的条纹间距和亮度相同，是干涉图样，图乙中的条纹中央亮纹最宽，是衍射图样（2）2光源发出的白光，各种频率都有，加上透红光的滤光片后通过的只有红光了，变成单色光，加

13、上单缝和双缝后，就得到两列频率相同、步调一致的相干光，最后放置光屏，干涉条纹呈现在光屏上，所以顺序为EDBA（3）3由图可知， A位置的示数为B位置的示数为所以图（a）中A、B之间的距离为则相邻条纹的间距为根据公式可得波长为14B【详解】干涉条纹不清晰，应慢慢地左右移动拨杆，调节单缝使其与双缝平行，直至看到最清晰的干涉条纹，故B正确。故选B。15 0.7A C 【详解】(1)1由于灯泡的额定电压是20V，已有的电压表量程分别是3V和15V，都不满足测量要求，因此需要进行电压表的改装，灵敏电流表G与定值电阻R1串联，改装成电压表的量程为灯泡的额定电流电流表采用A2，电路图如图所示(2)2电流表是

14、3V的量程，最小分度是0.2A，读出电流为0.7A。(3)3 AB干涉条纹模糊，说明经过双缝的透光量较少或者入射光强度较弱，在测量端旋转测量头和增大单缝与双缝间的距离，都不会改善透光量或入射光的强弱，故AB错误；C调节拨杆使单缝与双缝平行，这样会使透过单缝（相当于“线状光源”）的条形光与双缝平行，可增加双缝的透光量，会使条纹变得清晰，故C正确。故选C。16单缝 能 【详解】12本实验中，单缝管上装有拨杆，用拨杆调节单、双缝的平行，双缝的缝固定在竖直方向，左右移动拨杆时，拨动单缝绕光轴旋转，就能把单缝调节到与双缝平行，在实验中边观察，边左右移动拨杆，能调节单缝和双缝平行。17 不变 【详解】（1

15、）1双缝干涉的条纹间距为由题意有则联立可得，入射光波的波长为（2）2如下图所示，光线1表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，光线2是作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有发生变化，则由折射定律可知，他测得的折射率将不变。（3）3单摆的周期为摆长为根据单摆周期公式，有联立可得，重力加速度为1810.7 CD/DC 【详解】解：1 游标卡尺的主尺示数为1cm，游标尺是10分度的，游标尺的第7条刻线与主尺的某刻线对齐，则示数为0.1mm7=0.7mm，则游标卡尺的示数为10mm+0.7mm=10.7mm。2由条纹间距公式可知，若要增加观察到的条纹数目，即要减小条纹间距，仅换一个间距更大

16、的双缝，即增大d，或者仅减小双缝到毛玻璃的距离l，所以AB错误，CD正确。故选CD。19 【详解】1相邻条纹间距2根据可得20BD 2.25 重物b质量较小，阻力对实验影响大 0.031 双缝片 变大 【详解】（1）1A实验时，为保证等效性，需将橡皮筋的一端拉伸到同一位置，A错误；B实验中只有一把弹簧秤也可以完成实验，用绳子和弹簧秤相结合拉两次就可以找到两个分力的方向及大小，B正确；C实验中的橡皮筋不可以用细绳来替代，C错误；D实验中的细绳可以用橡皮筋来替代，D正确。故选BD。（2）2根据纸带所给数据，打下C点时重物的速度为3根据 则则改用质量不同的重物a、b进行实验，根据测得的数据画出的图像，图像的斜率为 通过分析发现，造成斜率小于的原因是重物b质量较小，阻力对实验影响大。4已知重物b的质量，当地重力加速度，则由图像可得 解得重物b所受的平均阻力（3）5在“用双缝干涉测光的波长”实验中，所指的器材是双缝片；6根据可知，仅换用一个间距更小的双缝片，则条纹间距将变大。