第5章 第2节 科学测量用双缝干涉测光的波长(课件 学案)高中物理 鲁科版(2019)选择性必修 第一册

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第5章 第2节 科学测量用双缝干涉测光的波长(课件 学案)高中物理 鲁科版(2019)选择性必修 第一册

资源简介

(共39张PPT)
第2节
科学测量:用双缝干涉测光的波长
01
基础知识落实
02
必备技能培养
03
教学效果检测
目 录
01
PART
基础知识落实
一、实验目的
1. 用双缝干涉实验装置测量光的波长。
2. 学习测量微小距离的方法。
二、实验器材
光具座、双缝干涉仪(由光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃
屏、测量头组成)、学生电源。
三、实验原理与设计
根据双缝干涉的条纹间距公式可得λ=Δy,分别测量d、l和Δy,可求
得光波波长。为减小测量误差,可通过测n个条纹间距的方法求相邻条
纹间距。
四、实验步骤
1. 如图所示,在光具座上把各光学元件装配好。调节各光学元件中心
共轴。
2. 观察光屏上的白光干涉条纹的特点。给光源加上不同的滤光片,观察条
纹的变化。
3. 记下双缝间的距离d和双缝到光屏的距离l。
4. 转动手轮,先使分划板中心刻线对准某条亮(或暗)条纹中心,如图所
示,记下此时的读数。继续转动手轮,使分划板中心刻线移过n条条纹,
对齐另一亮条纹(或暗条纹)中心,再记下此时的读数。
5. 把测量结果记录在数据表格中,算出两次读数之差,并求出相邻亮条纹
(或暗条纹)的平均间距Δy。求出光的波长。
五、注意事项
1. 放置单缝和双缝时,必须使缝平行。
2. 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。
3. 测量头的中心刻线要对着亮(或暗)纹的中心。
4. 要多测几条亮纹(或暗纹)中心间的距离,再求Δy。
5. 照在像屏上的光很弱,主要原因是灯丝与单缝、双缝,测量头与遮光筒
不共轴所致,干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行。
六、误差分析
1. 测双缝到屏的距离l带来的误差。
可通过选用毫米刻度尺,进行多次测量求平均值的办法减小误差。
2. 测条纹间距Δy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(或暗条纹)间距离时读数不准确。
02
PART
必备技能培养
题型一|实验原理与数据处理
【典例1】 (2025·福建泉州高二下期末)在“用双缝干涉测量光的波
长”的实验中:
(1)如图所示,光具座放置的光学元件有光源、遮光筒和其他元件,其
中a、b、c、d各元件的名称依次最合理的是 (填选项前的字母)。
C
A. 单缝、滤光片、双缝、光屏
B. 单缝、双缝、滤光片、光屏
C. 滤光片、单缝、双缝、光屏
D. 滤光片、双缝、单缝、光屏
解析:为了获取单色的线光源,光源后面应放置滤光片、单缝、单缝形成
的相干线性光源经过双缝产生干涉现象,因此a、b、c、d元件依次为滤光
片、单缝、双缝和光屏,A、B、D错误,C正确。
(2)下列说法中正确的是 。
A. 将红色滤光片改为绿色滤光片可以增大光屏上相邻两条亮条纹之间的
距离
B. 实验中要注意使单缝与双缝相互平行,以便在光屏上观察到清晰干涉 条纹
C. 为了减小测量误差,最好测量相邻条纹间的中心距离
D. 如果把普通光源换成激光光源,则光具座上滤光片、单缝均可以撤去
BD
解析:根据条纹间距公式Δy=λ可知,将红色滤光片改为绿色滤光片,波
长λ变短,条纹间距变小,A错误;实验中要注意使单缝与双缝相互平行,
以便在光屏上观察到清晰干涉条纹,B正确;为了减小测量误差,最好用
测微目镜测出n条亮纹中心间的距离a,求出相邻两条亮条纹间距Δy=
,C错误;如果把普通光源换成激光光源,由于激光相干性比较好,则
光具座上透镜、滤光片、单缝均可以撤去,D正确。
(3)已知双缝间距d=0.2 mm,双缝到屏间的距离L=800 mm。将测量头
的分划板中心刻线与某亮条纹的中心对齐,将该亮条纹定为第1条亮条
纹,此时测量头手轮上的读数为2.320 mm。然后同方向转动测量头,使分
划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐,此时手轮上的示数如图所示,可
得相邻的条纹间距Δy= mm,这种色光的波长λ= nm(结
果保留3位有效数字)。
2.31
578
解析:由图可知螺旋测微器的示数为y6=13.5 mm+37.0×0.01 mm=
13.870 mm
则第一条到第六条亮纹中间的距离为a=y6-y1=11.550 mm
可得相邻的条纹间距Δx===2.31 mm
根据条纹间距公式Δy=λ,整理得单色光的波长为λ===
578 nm。
(2025·福建福州高二下期末)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,如图甲所示。
(1)以下说法正确的是 。
A. 如果发现条纹不清晰,可通过拨杆调节,使单缝与双缝平行
B. 换用间距较小的双缝,目镜中观察到的亮条纹个数将增多
C. 如果把红色滤光片换成蓝色滤光片,则屏上的条纹数会变少
D. 若取下红色滤光片,则观察不到干涉条纹
A
解析:如果发现条纹不清晰,可通过拨杆调节,使单缝与双缝平行,
故A正确;换用间距较小的双缝,则双缝间距d减小,可知相邻条纹间
距变大,故目镜中观察到的亮条纹个数将减少,故B错误;如果把红色
滤光片换成蓝色滤光片,因蓝光波长较小,根据Δy=λ,可知条纹间
距减小,则屏上的条纹数会变多,故C错误;若取下红色滤光片,在毛
玻璃屏上观察到的是白光(复色光)的干涉条件,因此观察到的是彩
色条纹,故D错误。
(2)某次测量时,手轮上的示数如图乙所示,其示数为 mm。
解析:由图乙可知螺旋测微器示数为0.5 mm+0.01×32.0 mm=0.820mm。
0.820
(3)如图丙所示,若测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距
离为x,双缝间距为d,双缝到屏的距离为l,则单色光的波长λ= 。
(用d、l、x表示)
解析:测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x,则相邻暗
条纹间距Δy=,根据Δy=λ可知,单色光的波长λ=Δy=。

(4)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图
丁所示,则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δy时,真实值 (选
填“大于”“小于”或“等于”)测量值。
解析:如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上,则
在这种情况下测量干涉条纹的间距Δy时,条纹间距测量值将偏大,即真实
值小于测量值。
小于
题型二|实验拓展与创新
【典例2】用光传感器进行双缝干涉的实验,图甲是实验装置图。
(1)下列关于本实验的操作与叙述正确的是 。
A. 干涉图像中,相邻两个波峰之间的距离即相邻两条亮条纹中心的间距
B. 双缝挡板不动,下移光源,使之更靠近刻有双缝的挡板,则干涉条纹间距减小
C. 光源不动,下移双缝挡板,使之更靠近光传感器,则干涉条纹间距不变
D. 减小双缝间距,干涉条纹间距也减小
A
解析:相邻两个波峰之间的距离即相邻两条亮条纹中心的间距,A正确;
根据双缝干涉条纹的间距公式Δy=λ知,若下移光源,干涉条纹间距不
变,B错误;光源不动,下移双缝挡板,使之更靠近光传感器,即减小双
缝与光传感器间距离,根据双缝干涉条纹的间距公式Δy=λ知,干涉条纹
间距会减小,C错误;减小双缝间距,根据双缝干涉条纹的间距公式Δy=
λ知,干涉条纹间距增大,D错误。
(2)在不改变双缝的间距和双缝到光传感器的距离的前提下,用红光和
绿光做了两次实验,图乙、丙分别对应这两次实验得到的干涉图像,红光
的图像是 (填“乙”或“丙”)。
解析:由Δy=λ可知,波长越长,条纹间距越大,故红光的图像是丙。

创新角度分析
实验创新点
  用光传感器进行双缝干涉的实验,显示屏上两个相邻波峰之间的距离
即是两个相邻亮条纹中心的距离。
在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,将两片刀片合在一起,在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝;按如图所示的方法,让激光束通过自制的双缝,观察在光屏上出现的现象。
(1)在双缝间的距离和双缝与屏的距离都不变的条件下,用不同颜色的
光做实验,发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做
实验时 (填“大”或“小”)。
解析:由公式Δy=λ可知,因蓝色光的波长比红色光的波长小,故用蓝色
光做实验时的条纹间距比用红色光做实验时小。

(2)在该实验中,若所用激光的波长为5.300×10-7 m,屏上P点距双缝
S1和S2的路程差为1.855×10-6 m,则在这里出现的应是 (填
“亮条纹”或“暗条纹”)。
解析:经计算知屏上P点距双缝S1和S2的路程差为所用激光的波长的3.5
倍,所以P点应出现暗条纹。
暗条纹
03
PART
教学效果检测
1. 在做双缝干涉测单色光波长的实验中,下面说法正确的是(  )
A. 在光源和遮光筒中间依次放置的光学元件是:单缝、滤光片、双缝
B. 为了减小测量误差,可测量n条亮条纹间的距离a,再求出相邻两条亮条
纹间的距离Δy=
C. 若发现干涉条纹太密,难以测量,只需更换双缝间距更大的双缝片
D. 若发现干涉条纹太密,难以测量,可以改用波长较长的单色光做入射光

解析:在光源和遮光筒中间依次放置的光学元件是滤光片、单缝、双缝,A错误;为了减小测量误差,可测量n条亮条纹间的距离a,由于n条亮条纹之间有n-1个间距,故相邻两条亮条纹间的距离为Δy=,B错误;根据公式Δy=λ,可知,若发现干涉条纹太密,难以测量,可以更换双缝间距更小的双缝片或者改用波长较长的单色光做入射光,C错误,D正确。
2. (2025·福建三明高二下期末)如图甲,在“用双缝干涉测量光的波
长”实验中,下列说法中正确的是(  )
A. 换用间距更小的双缝,观察到的条纹宽度会变小
B. 若用红光替换绿光实验,观察到的条纹个数会增加
C. 若实验中将条纹数量多数一条,则波长测量值将偏小
D. 若乙图中亮条纹与分划板中心刻线未对齐,需旋转双缝进行调整

解析:根据条纹间距公式Δy=λ可知,换用间距更小的双缝,观察到的条纹宽度会变大,选项A错误;根据条纹间距公式Δy=λ可知,若用红光替换绿光实验,红光波长较长,则条纹间距变大,则观察到的条纹个数会减小,选项B错误;若实验中将条纹数量多数一条,则条纹间距偏小,则波长测量值将偏小,选项C正确;若乙图中亮条纹与分划板中心刻线未对齐,若要使两者对齐,则需要旋转测量头进行调整,选项D错误。
3. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安
装在光具座上(如图甲),并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的
规格可知,毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。接通电源使光源正常工
作,发出白光。
(1)组装仪器时,若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处,
则   。
A. 可观察到水平方向的干涉条纹
B. 可观察到竖直方向的干涉条纹
C. 看不到干涉现象
B 
解析:因为该实验是双缝干涉实验,a是单缝,b是双缝,单缝、双缝是竖直放置的,观察到的是竖直方向的干涉条纹,故B正确,A、C错误。
(2)若取下红色滤光片,其他实验条件不变,则在目镜中   。
A. 观察不到干涉条纹
B. 可观察到明暗相间的白条纹
C. 可观察到彩色条纹
C
解析:若取下红色滤光片,白光干涉条纹为彩色的,故C正确,A、B错误。
(3)若实验中在像屏上得到的干涉图样如图乙所示,毛玻璃屏上的分划
板刻线在图乙中A、B位置时,游标尺的读数分别为y1、y2,则入射的单色
光波长的计算表达式为λ=    。分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图丙所示,则其读数为     mm。
 
31.85
解析:条纹间距Δy= ,又知Δy
=λ ,两式联立得λ=,
此游标卡尺精度值为0.05 mm,读数
等于主尺读数与游标尺读数之和,所以其读数为31 mm+0.05 mm×17=31.85 mm。
4. 做“用双缝干涉测光的波长”实验中。使用的双缝间距d=0.20 mm。
双缝到光屏的距离L=600 mm,观察到的干涉条纹如图所示。
(1)在测量头上的是一个螺旋测微器(又叫“千分尺”),分划板上的
刻度线处于y1、y2位置时,对应的示数如图所示,则分划板位置y1
= mm,y2= mm;
2.190
7.870
解析:螺旋测微器读y1的固定刻度读数为2 mm,可动刻度为0.01×19.0 mm=0.190 mm,两者相加为2.190 mm;螺旋测微器读y2的固定刻度读数为7.5 mm,可动刻度为0.01×37.0 mm=0.370 mm,两者相加为7.870 mm。
(2)相邻亮纹的间距Δy= mm;
解析:根据条纹图可知Δy==1.420 mm。
1.420
(3)计算单色光的波长的公式λ= (用L、d、y1、y2表示);
(4)代入数据计算单色光的波长λ= m(结果保留2位有效
数字)。
解析:(3)(4)根据干涉的条纹间距公式Δy=λ,
可得λ=Δy=
代入数据可得λ=4.7×10-7 m。

4.7×10-7
THANKS
演示完毕 感谢观看第2节 科学测量:用双缝干涉测光的波长
一、实验目的
1.用双缝干涉实验装置测量光的波长。
2.学习测量微小距离的方法。
二、实验器材
光具座、双缝干涉仪(由光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源。
三、实验原理与设计
根据双缝干涉的条纹间距公式可得λ=Δy,分别测量d、l和Δy,可求得光波波长。为减小测量误差,可通过测n个条纹间距的方法求相邻条纹间距。
四、实验步骤
1.如图所示,在光具座上把各光学元件装配好。调节各光学元件中心共轴。
2.观察光屏上的白光干涉条纹的特点。给光源加上不同的滤光片,观察条纹的变化。
3.记下双缝间的距离d和双缝到光屏的距离l。
4.转动手轮,先使分划板中心刻线对准某条亮(或暗)条纹中心,如图所示,记下此时的读数。继续转动手轮,使分划板中心刻线移过n条条纹,对齐另一亮条纹(或暗条纹)中心,再记下此时的读数。
5.把测量结果记录在数据表格中,算出两次读数之差,并求出相邻亮条纹(或暗条纹)的平均间距Δy。求出光的波长。
五、注意事项
1.放置单缝和双缝时,必须使缝平行。
2.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。
3.测量头的中心刻线要对着亮(或暗)纹的中心。
4.要多测几条亮纹(或暗纹)中心间的距离,再求Δy。
5.照在像屏上的光很弱,主要原因是灯丝与单缝、双缝,测量头与遮光筒不共轴所致,干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行。
六、误差分析
1.测双缝到屏的距离l带来的误差。
可通过选用毫米刻度尺,进行多次测量求平均值的办法减小误差。
2.测条纹间距Δy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(或暗条纹)间距离时读数不准确。
题型一|实验原理与数据处理
【典例1】 (2025·福建泉州高二下期末)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中:
(1)如图所示,光具座放置的光学元件有光源、遮光筒和其他元件,其中a、b、c、d各元件的名称依次最合理的是    (填选项前的字母)。
A.单缝、滤光片、双缝、光屏
B.单缝、双缝、滤光片、光屏
C.滤光片、单缝、双缝、光屏
D.滤光片、双缝、单缝、光屏
(2)下列说法中正确的是    。
A.将红色滤光片改为绿色滤光片可以增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离
B.实验中要注意使单缝与双缝相互平行,以便在光屏上观察到清晰干涉条纹
C.为了减小测量误差,最好测量相邻条纹间的中心距离
D.如果把普通光源换成激光光源,则光具座上滤光片、单缝均可以撤去
(3)已知双缝间距d=0.2 mm,双缝到屏间的距离L=800 mm。将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹的中心对齐,将该亮条纹定为第1条亮条纹,此时测量头手轮上的读数为2.320 mm。然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐,此时手轮上的示数如图所示,可得相邻的条纹间距Δy=    mm,这种色光的波长λ=    nm(结果保留3位有效数字)。
尝试解答                                            
                                             
(2025·福建福州高二下期末)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,如图甲所示。
(1)以下说法正确的是    。
A.如果发现条纹不清晰,可通过拨杆调节,使单缝与双缝平行
B.换用间距较小的双缝,目镜中观察到的亮条纹个数将增多
C.如果把红色滤光片换成蓝色滤光片,则屏上的条纹数会变少
D.若取下红色滤光片,则观察不到干涉条纹
(2)某次测量时,手轮上的示数如图乙所示,其示数为    mm。
(3)如图丙所示,若测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x,双缝间距为d,双缝到屏的距离为l,则单色光的波长λ=    。(用d、l、x表示)
(4)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图丁所示,则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δy时,真实值    (选填“大于”“小于”或“等于”)测量值。
题型二|实验拓展与创新
【典例2】 用光传感器进行双缝干涉的实验,图甲是实验装置图。
(1)下列关于本实验的操作与叙述正确的是    。
A.干涉图像中,相邻两个波峰之间的距离即相邻两条亮条纹中心的间距
B.双缝挡板不动,下移光源,使之更靠近刻有双缝的挡板,则干涉条纹间距减小
C.光源不动,下移双缝挡板,使之更靠近光传感器,则干涉条纹间距不变
D.减小双缝间距,干涉条纹间距也减小
(2)在不改变双缝的间距和双缝到光传感器的距离的前提下,用红光和绿光做了两次实验,图乙、丙分别对应这两次实验得到的干涉图像,红光的图像是    (填“乙”或“丙”)。
尝试解答                                            
创新角度分析
实验创新点
  用光传感器进行双缝干涉的实验,显示屏上两个相邻波峰之间的距离即是两个相邻亮条纹中心的距离。
 在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,将两片刀片合在一起,在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝;按如图所示的方法,让激光束通过自制的双缝,观察在光屏上出现的现象。
(1)在双缝间的距离和双缝与屏的距离都不变的条件下,用不同颜色的光做实验,发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时     (填“大”或“小”)。
(2)在该实验中,若所用激光的波长为5.300×10-7 m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差为1.855×10-6 m,则在这里出现的应是    (填“亮条纹”或“暗条纹”)。
  
1.在做双缝干涉测单色光波长的实验中,下面说法正确的是(  )
A.在光源和遮光筒中间依次放置的光学元件是:单缝、滤光片、双缝
B.为了减小测量误差,可测量n条亮条纹间的距离a,再求出相邻两条亮条纹间的距离Δy=
C.若发现干涉条纹太密,难以测量,只需更换双缝间距更大的双缝片
D.若发现干涉条纹太密,难以测量,可以改用波长较长的单色光做入射光
2.(2025·福建三明高二下期末)如图甲,在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,下列说法中正确的是(  )
A.换用间距更小的双缝,观察到的条纹宽度会变小
B.若用红光替换绿光实验,观察到的条纹个数会增加
C.若实验中将条纹数量多数一条,则波长测量值将偏小
D.若乙图中亮条纹与分划板中心刻线未对齐,需旋转双缝进行调整
3.在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图甲),并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知,毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。接通电源使光源正常工作,发出白光。
(1)组装仪器时,若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处,则    。
A.可观察到水平方向的干涉条纹
B.可观察到竖直方向的干涉条纹
C.看不到干涉现象
(2)若取下红色滤光片,其他实验条件不变,则在目镜中    。
A.观察不到干涉条纹
B.可观察到明暗相间的白条纹
C.可观察到彩色条纹
(3)若实验中在像屏上得到的干涉图样如图乙所示,毛玻璃屏上的分划板刻线在图乙中A、B位置时,游标尺的读数分别为y1、y2,则入射的单色光波长的计算表达式为λ=    。分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图丙所示,则其读数为    mm。
4.做“用双缝干涉测光的波长”实验中。使用的双缝间距d=0.20 mm。双缝到光屏的距离L=600 mm,观察到的干涉条纹如图所示。
(1)在测量头上的是一个螺旋测微器(又叫“千分尺”),分划板上的刻度线处于y1、y2位置时,对应的示数如图所示,则分划板位置y1=    mm,y2=    mm;
(2)相邻亮纹的间距Δy=    mm;
(3)计算单色光的波长的公式λ=    (用L、d、y1、y2表示)
(4)代入数据计算单色光的波长λ=   m(结果保留2位有效数字)。
第2节 科学测量:用双缝干涉测光的波长
【必备技能培养】
【典例1】 (1)C (2)BD (3)2.31 578
解析:(1)为了获取单色的线光源,光源后面应放置滤光片、单缝、单缝形成的相干线性光源经过双缝产生干涉现象,因此a、b、c、d元件依次为滤光片、单缝、双缝和光屏,A、B、D错误,C正确。
(2)根据条纹间距公式Δy=λ可知,将红色滤光片改为绿色滤光片,波长λ变短,条纹间距变小,A错误;实验中要注意使单缝与双缝相互平行,以便在光屏上观察到清晰干涉条纹,B正确;为了减小测量误差,最好用测微目镜测出n条亮纹中心间的距离a,求出相邻两条亮条纹间距Δy=,C错误;如果把普通光源换成激光光源,由于激光相干性比较好,则光具座上透镜、滤光片、单缝均可以撤去,D正确。
(3)由图可知螺旋测微器的示数为y6=13.5 mm+37.0×0.01 mm=13.870 mm
则第一条到第六条亮纹中间的距离为a=y6-y1=11.550 mm
可得相邻的条纹间距Δx===2.31 mm
根据条纹间距公式Δy=λ,整理得单色光的波长为λ===578 nm。
素养训练
 (1)A (2)0.820 (3) (4)小于
解析:(1)如果发现条纹不清晰,可通过拨杆调节,使单缝与双缝平行,故A正确;换用间距较小的双缝,则双缝间距d减小,可知相邻条纹间距变大,故目镜中观察到的亮条纹个数将减少,故B错误;如果把红色滤光片换成蓝色滤光片,因蓝光波长较小,根据Δy=λ,可知条纹间距减小,则屏上的条纹数会变多,故C错误;若取下红色滤光片,在毛玻璃屏上观察到的是白光(复色光)的干涉条件,因此观察到的是彩色条纹,故D错误。
(2)由图乙可知螺旋测微器示数为0.5 mm+0.01×32.0 mm=0.820 mm。
(3)测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x,则相邻暗条纹间距Δy=,根据Δy=λ可知,单色光的波长λ=Δy=。
(4)如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上,则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δy时,条纹间距测量值将偏大,即真实值小于测量值。
【典例2】 (1)A (2)丙
解析:(1)相邻两个波峰之间的距离即相邻两条亮条纹中心的间距,A正确;根据双缝干涉条纹的间距公式Δy=λ知,若下移光源,干涉条纹间距不变,B错误;光源不动,下移双缝挡板,使之更靠近光传感器,即减小双缝与光传感器间距离,根据双缝干涉条纹的间距公式Δy=λ知,干涉条纹间距会减小,C错误;减小双缝间距,根据双缝干涉条纹的间距公式Δy=λ知,干涉条纹间距增大,D错误。
(2)由Δy=λ可知,波长越长,条纹间距越大,故红光的图像是丙。
素养训练
 (1)小 (2)暗条纹
解析:(1)由公式Δy=λ可知,因蓝色光的波长比红色光的波长小,故用蓝色光做实验时的条纹间距比用红色光做实验时小。
(2)经计算知屏上P点距双缝S1和S2的路程差为所用激光的波长的3.5倍,所以P点应出现暗条纹。
【教学效果检测】
1.D 在光源和遮光筒中间依次放置的光学元件是滤光片、单缝、双缝,A错误;为了减小测量误差,可测量n条亮条纹间的距离a,由于n条亮条纹之间有n-1个间距,故相邻两条亮条纹间的距离为Δy=,B错误;根据公式Δy=λ,可知,若发现干涉条纹太密,难以测量,可以更换双缝间距更小的双缝片或者改用波长较长的单色光做入射光,C错误,D正确。
2.C 根据条纹间距公式Δy=λ可知,换用间距更小的双缝,观察到的条纹宽度会变大,选项A错误;根据条纹间距公式Δy=λ可知,若用红光替换绿光实验,红光波长较长,则条纹间距变大,则观察到的条纹个数会减小,选项B错误;若实验中将条纹数量多数一条,则条纹间距偏小,则波长测量值将偏小,选项C正确;若乙图中亮条纹与分划板中心刻线未对齐,若要使两者对齐,则需要旋转测量头进行调整,选项D错误。
3.(1)B (2)C (3) 31.85
解析:(1)因为该实验是双缝干涉实验,a是单缝,b是双缝,单缝、双缝是竖直放置的,观察到的是竖直方向的干涉条纹,故B正确,A、C错误。
(2)若取下红色滤光片,白光干涉条纹为彩色的,故C正确,A、B错误。
(3)条纹间距Δy= ,又知Δy=λ ,两式联立得λ=,此游标卡尺精度值为0.05 mm,读数等于主尺读数与游标尺读数之和,所以其读数为31 mm+0.05 mm×17=31.85 mm。
4.(1)2.190 7.870 (2)1.420 (3)
(4)4.7×10-7
解析:(1)螺旋测微器读y1的固定刻度读数为2 mm,可动刻度为0.01×19.0 mm=0.190 mm,两者相加为2.190 mm;螺旋测微器读y2的固定刻度读数为7.5 mm,可动刻度为0.01×37.0 mm=0.370 mm,两者相加为7.870 mm。
(2)根据条纹图可知Δy==1.420 mm。
(3)(4)根据干涉的条纹间距公式Δy=λ,
可得λ=Δy=
代入数据可得λ=4.7×10-7 m。
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