2   学生实验：用双缝干涉测量光的波长


(时间：60分钟)
知识点
基础
中档
稍难

实验原理、实验器材和实验现象
1、2、3、4



数据处理
5
6


注意事项
7
8


综合提升

9、10





知识点一　实验原理、实验器材和实验现象
1．在双缝干涉实验中
(　　)．
A．入射光波长越长，干涉条纹间距越大
B．入射光波长越长，干涉条纹间距越小
C．把入射光由绿光变为紫光，干涉条纹间距变大
D．把入射光由绿光变为红光，干涉条纹间距变小
解析　由Δx＝λ得，双缝干涉条纹宽度与波长成正比，绿光比紫光的波长大，红光比绿光的波长大，故A正确．
答案　A
．利用图5-2-5中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法：


图5-2-5
其中正确的是                                                (　　)．
A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄
B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D．换一个双缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距离变窄
解析　由条纹间距公式Δx＝λ，d指双缝间距离，l是双缝到屏的距离，可知：A项中l减小，Δx变小；B项中λ变大，Δx变大；D项中d变大，Δx变小．故A、B、D正确．
答案　ABD
3．如图5-2-6所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②__________、③__________、④__________、⑤遮光筒、⑥光屏．对于某种单色光，为增加相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离，可采取________或________的方法．


图5-2-6
解析　根据双缝干涉实验装置可知，②为滤光片，③为单缝屏，④为双缝屏；由公式Δx＝λ可知，对于同种色光，增大l或者减小d都可使得Δx增大．
答案　滤光片　单缝屏　双缝屏　减小双缝间距　加长遮光筒
知识点二　数据处理
4．在双缝干涉实验中，中间零级明条纹到双缝的距离相等，那么从第四级明条纹到双缝的距离差是
(　　)．
A．2λ             B．2.5λ             C．3λ             D．4λ
解析　由路程差Δs＝nλ可知，第四级明条纹到两缝的距离之差为4λ，故选项D正确．
答案　D
5．某次实验中，测得第一级明条纹和第三级明条纹相距4.0×10－2 m，若双缝片间距为0.1 mm，缝到屏的距离为l＝4.0 m，则光波的波长为
(　　)．
A．8.0×10－8 m      B．5.0×10－7 m
C．1.5×10－8 m      D．1.0×10－7 m
解析　根据公式Δx＝λ，
Δx＝＝ m＝2.0×10－2 m.
l＝4.0 m，d＝0.1 mm＝10－4 m，
所以有λ＝5.0×10－7 m，故选B.
答案　B
知识点三　注意事项
6．某同学在做双缝干涉实验时，按图安装好实验装置，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于
(　　)．
A．光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大
B．没有安装滤光片
C．单缝与双缝不平行
D．光源发出的光束太强
解析　安装实验器件时要注意：光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合，光源与光屏正面相对，滤光片、单缝和双缝要在同一高度，中心位置在遮光筒轴线上，单缝与双缝要相互平行，才能使实验成功．当然还要使光源发出的光束不致太暗．据上分析，可知选项A、C正确．
答案　AC
7．(2012·福建理综，19(1))在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图5-2-7所示)：


图5-2-7
①下列说法哪一个是错误的________．(填选项前的字母)
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐


图5-2-8
C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝
②测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图5-2-8所示，其示数为__________mm.
解析　①在不放置单缝和双缝时才能根据光屏上光斑的形状来判定光束是否沿遮光筒的轴线传播，故A错误．因条纹宽度是指相邻亮纹中心或相邻暗纹中心之间的距离，故B正确．微小量累积法可有效减小测量中的偶然误差，故C正确．答案为A.
②手轮上固定刻度读数为1.5 mm，可动刻度读数为47.0×0.01 mm，故测量结果为1.5 mm＋47.0×0.01 mm＝1.970 mm.
答案　①A　②1.970


8．双缝干涉实验中，要使屏上单色光的干涉条纹之间的距离变宽，可采取以下办法：(1)________；(2)________；(3)________．为测量红光的波长，现测得屏上6条亮条纹间的距离为7.5 mm，已知双缝间的距离为0.5 mm，双缝到屏幕的距离为1 m，则此红光波长为________．
解析　在双缝干涉实验中，根据公式Δx＝λ可知，要使屏上单色光的干涉条纹之间距离变宽，可以采取的办法是：
(1)使用波长λ较长的单色光；
(2)增加双缝到光屏间距离或选用较长的遮光筒；
(3)减小双缝之间距离．根据测量值，计算相邻条纹间的距离：Δx＝＝ mm＝1.5 mm，再代入公式λ＝，λ＝＝m＝7.5×10－7 m.
答案　(1)使用波长λ较长的单色光；
(2)增加双缝到光屏间距离或选用较长的遮光筒；
(3)减小双缝之间距离　7.5×10－7 m
9．利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距d＝0.4 mm，双缝到光屏间的距离L＝0.5 m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图5-2-9所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图5-2-9中(a)、(b)所示给出，则：
(1)分划板在图5-2-9中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA＝__________mm，xB＝__________mm，相邻两条纹间距Δx＝__________mm；
(2)波长的表达式λ＝________(用Δx、L、d表示)，该单色光的波长λ＝________m；
(3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将________(填“变大”“不变”或“变小”)．


图5-2-9
解析　游标卡尺读数时：一要注意精确度，二要注意读数时主尺读数应为游标尺零刻度线所对主尺位置的读数；三要注意单位，无论是主尺读数还是游标尺读数要以mm为单位读取．本题中还要注意主尺上的数字单位是cm，不是mm.从λ＝Δx可知，波长越长的光，干涉条纹间距越大．根据频率、光速与波长的关系可知，频率越大的光，波长越短，所以干涉条纹间距越小．
答案　(1)11.1　15.8　0.78　(2)Δx　6.2×10－7
(3)变小