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2020高考物理一轮复习第15章光学、电磁波与相对论（4份）
2020高考物理一轮复习第15章光学、电磁波与相对论（4份）
资料简介
实验十六：用双缝干涉测量光的波长
一、实验原理与操作
二、数据处理与分析
1.
数据处理
2.
误差分析
(1)
测条纹间距
Δ
x
时带来误差
.
(2)
测量双缝到光屏间距离
l
时产生误差
.
3.
注意事项
(1)
保证灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒共轴
.
(2)
保持单缝和双缝平行
.
【
基础自测
】
1.(2018
年浙江金华十校期末
)
如图
S16-1
甲所示用双缝干
涉测光的波长，其中
A
、
B
、
C
、
D
分别表示滤光片、单缝、双
缝、光屏
.
图乙
a
是实验时用红色滤光片和间距
d
＝
0.36 mm
的
双缝在光屏上得到的图样；图乙
b
是实验时用红色滤光片和间
距
d
＝
0.18 mm
的双缝在光屏上得到的图样；图乙
c
是实验时用
蓝色滤光片和间距
d
＝
0.36 mm
的双缝在光屏上得到的图样，则
甲
a
b
c
乙
图
S16-1
(1)
比较图乙
a
和图乙
b
，对相同色光，双缝间距减小，相
邻条纹间距
________(
填“增大”或“减小”
)
(
2
)
比较图乙
a
和图乙
c
，对相同双缝，光的波长变短，相
邻
条纹间距
________(
填“增大”或“减小”
)
解析：
(1)
比较图乙
a
和图乙
b
，对相同色光，双缝间距减
小，相邻条纹间距增大；
(2)
比较图乙
a
和图乙
c
，对相同双缝，蓝光波长小于红光，
即光的波长变短，相邻条纹间距减小
.
答案：
(1)
增大
(2)
减小
考点
1
实验原理与实验操作
【
典题
1
】
现有毛玻璃屏
A
、双缝
B
、白光光源
C
、单缝
D
和透红光的滤光片
E
等光学元件，要把它们放在如图
S16-2
所
示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长
.
图
S16-2
(1)
将白光光源
C
放在光具座最左端，依次放置其他光学元
件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为
C
、
________
、
________
、
________
、
A
.
(2)
本实验的步骤有：
①
取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能沿遮
光筒的轴线把屏照亮
.
②
按合理的顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件
的中心位于遮光筒的轴线上
.
③
用刻度尺测量双缝到屏的距离
.
④
用测量头
(
其读数方法同螺旋测微器
)
测量数条亮条纹间
的距离
.
在操作步骤
②
时还应注意
___________________________
和
__________________________.
解析：
(1)
滤光片
E
可以从白光中选出单色红光，单缝
D
是
获取线光源，双缝
B
是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏
A
上
.
所以排列顺序为：
C
、
E
、
D
、
B
、
A
.
(2)
在操作步骤
②
时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，
必须使缝平行；单缝、双缝间的距离要适当；要保证光源、滤
光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上
.
答案：
(1)
E
D
B
单缝、双缝间的距
(2)
放置单缝、双缝时，必须使缝平行
离要适当
考点
2
实验数据的处理
【
典题
2
】
(2018
年河北唐山第一中学期中
)
在用双缝干涉
测光的波长的实验中，请按照题
目要求回答下列问题：
甲
乙
丙
图
S16-3
(1)
如图
S16-3
所示，甲、乙两图都是光的条纹形
状示意图，
其中干涉图样是
________.
元件代号
A
B
C
D
E
元件名称
光屏
双缝
白光光源
单缝
透红光的滤光片
(2)
将下表中的光学元件放在图
S16-3
的丙所示的光具座上
组装成用
双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红
光的波长
.
将白光光源
C
放在光具座最
左端，依次放置其他光学元件，
由左至右，各光学元件的排列顺序应为
___________.(
填写元件
代号
)
(3)
已知该装置中双缝间距
d
＝
0.50 mm
，双缝到光屏的距离
l
＝
0.50 m
，在光屏上得到的干涉图样如图
S16-4
甲所示，分划
板在图中
A
位置时游标卡尺如图
S16-4
乙所示，则其示数
x
A
＝
________mm
；在
B
位置时游标卡尺如图
S16-4
丙所示，则相邻
两条纹间距
Δ
x
＝
________mm.
甲
丙
乙
图
S16-
4
(4)
由以上所测数据，可以得出形成此干涉图样的单色光的
波长为
________m.
(5)
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”
).
解析：
(1)
双缝干
涉条纹特点是等间距、等宽度、等亮度；
衍射条纹特点是中间宽两边窄、中间亮、两边暗，且不等间距；
根据此特点知甲图是干涉条纹；
(2)
为获取单色线光源，白色光
源后面要有滤光片、单缝、双缝
.
所以各光学元件的字母排列顺
序应为：
EDBA
；
(3
、
4)
游标卡尺读数＝可动刻度读数＋游标尺
答案：
(1)
甲
(2)EDBA
(3)111.10 0.65
(4)6.5
×
10
－
7
(5)
变小
考点
3
实验误差的分析
【
典题
3
】
在“用双缝干涉测光的波长”实验中，实验装
置如图
S16-5
所示
.
图
S16-5
(1)
某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观
察了实验现象后，总结出以下几点：
A.
灯丝与单缝和双缝必须平行放置
B.
干涉条纹与双缝垂直
C.
干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关
D.
干涉条纹的间距与光的波长有关
以上几点中，你认为正确的是
________.
(2)
当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手
轮上的示数如图
S16-6
甲所示，该读数为
________mm.
甲
乙
图
S16-6
(3)
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
S16-6
乙所示
.
则在这种情况下来测量干涉条纹的
间距
Δ
x
时，测量值
________(
填“大于”“小于”或“等于”
)
实际值
.
解析：
(1)
为了获得清晰的干涉条纹，
A
正确
.
由干涉现象可
缝宽度无关，
C
错误，
D
正确
.
(2)手轮的读数为(0.5 mm＋20.0×0.01 mm)＝0.700 mm.
(3)
条纹与分划板不平行时，实际值
Δ
x
实
＝
Δ
x
测
cos
θ
，
θ
为
条纹与分划板间的夹角，故
Δ
x
实
＜
Δ
x
测
.
答案：
(1)AD (2)0.700 (3)
大于
可以利用激光或反射光作为相干光源，操作简单，实验容
易成功
.
考向
1
利用激光作为相干光源
【
典题
4
】
(2017
年上海静安区高三质检
)
如图
S16-7
所示是
用激光器、缝间距可调节的双缝屏、光屏等器
材研究光的干涉
现象的装置
.
实验中用激光照射双缝，其目的是产生
__________
相同的
两束光；为了增大光屏上干涉条纹的
间距，只调节双缝间隙
Δ
s
，
其他条件不变，应使
Δ
s
________(
填“增大”或“减小”
)
；如
果将红光换为紫光，其他条件不变，光屏上干涉条纹的间距
将
________(
填“增大”或“减小”
).
图
S16-7
解析：
实验中用激光照射双缝的作用是形成频率相同的相
的间距，应使双缝间距离
Δ
s
减小；如果仅将红光激光器换为紫
光激光
器，其他条件都不变，则光屏上干涉条纹的间距减小
.
答案：
频率
减小
减小
考向
2
利用反射光作为相干光源
【
典题
5
】
1801
年，托马斯
·
杨用双缝干涉实验研究了光波
的性质，
1834
年，洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结
果
(
称为洛埃镜实验
).
(1)
洛埃镜实验的基本装置如图
S16-8
所示，
S
为单色光源，
M
为平面镜，试用平面镜成像作图法画出
S
经平面镜反射后的
光与直接发出的光在光屏上相交的区域
.
(2)
设光源
S
到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别
为
a
和
l
，光的波长为
λ
，在光屏上形成干涉条纹，写出相邻两
条亮条纹
(
或暗条纹
)
间距离
Δ
x
的表达式
.
图
S16-8
解：
(1)
先画出
S
经平面镜的像点
S
′
，然后画出
S
经平面
镜成像的边界光线，其重叠区域如图
S16-9
所示
.
(2)
由图
S16-9
可知
d
＝
2
a
，所以由干涉条纹间距公式得
图
S16-9
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