實驗十五用雙縫干涉實驗測量光的波長1.如圖甲所示為雙縫干涉實驗的裝置示意圖,現要利用這套裝置來測量某種單色光的波長.(1)裝置示意圖中有三個電學元件的名稱空缺,關于它們的說法正確的是C(填選項前的字母).

A.①是雙縫,③是濾光片B.②是雙縫,③是單縫C.②是單縫,③是雙縫(2)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數,下列操作可行的是B(填選項前的字母).

A.將單縫向雙縫靠近B.將屏向靠近雙縫的方向移動C.將屏向遠離雙縫的方向移動D.使用間距更小的雙縫(3)實驗過程中移動測量頭使分劃板中心刻線與某一級暗條紋中心對齊,此時測量頭標尺如圖乙所示,其讀數是19.40mm.

(4)用測量頭測出了第1條和第6條亮紋中心間的距離為Δx,已知雙縫到光屏的距離為L,雙縫間距為d,則所測單色光波長的計算式為λ=

dΔx5L[解析](1)在雙縫干涉實驗中①②③分別為濾光片、單縫、雙縫,故C正確,A、B錯誤;(2)增加從目鏡中觀察到的條紋個數,即條紋的寬度減小,相鄰亮紋間的距離為Δx=Ldλ.將單縫向雙縫靠近,不影響干涉條紋間距,故A錯誤;將屏向靠近雙縫的方向移動,即減小雙縫到屏的距離L,故B正確;將屏向遠離雙縫的方向移動,即增大雙縫到屏的距離L,故C錯誤;使用間距更小的雙縫,即減小雙縫間距離d,故D錯誤(3)題中是20分度的游標卡尺,其精確度為0.05mm,由圖可知,主尺的讀數為19mm,游標尺的讀數為8×0.05mm=0.40mm,所以讀數為d=19mm+0.40mm=19.40mm.(4)相鄰兩條亮紋中心間的距離為Δx'=Δx5,根據Δx'=Ldλ,則所測單色光波長的計算式為λ2.某同學利用圖示裝置測量某種單色光波長.實驗時,接通電源使光源正常發光,調整光路,使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋.回答下列問題:(1)關于本實驗,下列說法正確的是A(填選項前的字母).

A.若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮,則可能是光源、單縫、雙縫與遮光筒不共軸所致B.若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數,則應將屏向遠離雙縫方向移動C.使用間距更小的雙縫會使條紋間距變小(2)某次測量時,選用的雙縫的間距為0.4mm,測得屏與雙縫間的距離為0.5m,用某種單色光實驗得到的干涉條紋如圖乙所示,分劃板在圖中A、B位置時游標卡尺的讀數如圖丙、丁所示,則A位置對應的讀數為11.1mm.已知B位置對應的讀數為15.6mm,則相鄰條紋中心的間距為0.75mm,所測單色光的波長為600nm.

(3)若某次實驗觀察到的干涉條紋與分劃板的中心刻線不平行,如圖戊所示,在這種情況下測量相鄰條紋間距Δx時,測量值大于(選填“大于”“小于”或“等于”)實際值.

[解析](1)該實驗中若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮,則可能是光源、單縫、雙縫與遮光筒不共軸所致,故A正確;若要增加從目鏡中觀察到的條紋個數,則條紋的寬度Δx將減小,相鄰亮條紋間的距離為Δx=Ldλ,可以減小L或者增大d,所以應將屏向靠近雙縫方向移動,故B錯誤;根據相鄰亮條紋間的距離為Δx=Ldλ可知,使用間距更小的雙縫,即d減小,會使條紋間距變大,故C(2)該游標卡尺的分度值為0.1mm,則在A位置時游標卡尺讀數為xA=11mm+1×0.1mm=11.1mm;已知B位置對應的讀數為15.6mm,由圖乙知若A位置處為第1條暗紋,則B位置處為第7條暗紋,可得相鄰條紋中心的間距為Δx=xB-xA7-1=15.6-11.17-1mm=0.75mm;由Δx=L(3)若某次實驗觀察到的干涉條紋與分劃板的中心刻線不平行,在這種情況測量相鄰條紋間距Δx時,將導致測量值Δx大于實際值,由λ=d·ΔxL可知3.在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中,將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上(如圖),并選用縫間距d=0.20mm的雙縫屏.從儀器注明的規格可知,像屏與雙縫屏間的距離L=700mm.然后,接通電源使光源正常工作.(1)已知測量頭主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度.某同學調整手輪后,從測量頭的目鏡看去,第一次映入眼簾的干涉條紋如圖乙(a)所示,圖乙(a)中的數字是該同學給各暗紋的編號,此時圖乙(b)中游標卡尺上的讀數x1=1.16mm;接著再轉動手輪,映入眼簾的干涉條紋如圖丙(a)所示,此時圖丙(b)中游標卡尺上的讀數x2=15.02mm.

(2)利用上述測量結果,經計算可得兩個相鄰明紋(或暗紋)間的距離Δx=2.31mm;這種色光的波長λ=6.6×102nm.

[解析](1)主尺讀數為15mm,游標尺讀數為1×0.02mm=0.02mm,二者相加可得讀數為15.02mm.(2)由于圖中數字標記的是暗條紋,首先應根據暗條紋所標數字給亮條紋也標明條數,若圖乙(a)中的分劃板中心刻線所對亮條紋記為第1條,則圖丙(a)中,分劃板中心刻線所對亮紋為第7條,則Δx=x2-x1n-1=2.31mm.由Δx=Ldλ得λ=dΔxL,代入數據得λ=0.20×2.31700mm=64.我們用以下裝置來做“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗:(1)在本實驗中,需要利用關系式Δx=Ldλ來求解某色光的波長,其中L和d一般為已知量,所以測量Δx是本實驗的關鍵,觀察下面的圖像,你認為在實際操作中Δx應選下圖中的甲(選填“甲”或“乙”)圖更為合適(2)在實際操作中,我們通常會通過測n條亮紋間的距離取平均值的方法來減小測量誤差.已知實驗所用的測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構成,使用50分度的游標卡尺.某同學在成功觀察到干涉圖像后,開始進行數據記錄,具體操作如下:從目鏡中觀察干涉圖像同時調節手輪,測量了第1條亮條紋與第6條亮條紋之間的距離,初末位置游標卡尺的示數如圖所示,則相鄰兩條亮條紋的間距Δx=1.62mm.

(3)若在實驗當中,某同學觀察到以下圖像,即測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上.若繼續移動目鏡觀察,將會使測量結果出現偏差,所以需要對儀器進行調整,使干涉條紋與分劃板中心刻線在同一方向上.下面操作中可行的有BC(填選項前的字母).

A.調節撥桿方向B.其他不動,測量頭旋轉一個較小角度C.其他不動,遮光筒旋轉一個較小角度D.將遮光筒與測量頭整體旋轉一個較小角度(4)在寫實驗報告時,實驗要求學生將目鏡中所觀察到的現象描繪出來,甲同學和乙同學分別畫了移動目鏡時所觀察到的初末兩個視場區,你覺得甲同學的圖像存在造假現象.

[解析](1)在實際操作中標度線在明條紋中容易觀察,則Δx應選甲圖更為合適.(2)由題圖可知,初末位置游標卡尺的示數分別為0.570cm和1.380cm,則相鄰兩條亮紋的間距Δx=1.380-0.5705cm=0(3)首先要明確各器件的作用,撥動撥桿的作用是為了使單縫和雙縫平行,獲得清晰的干涉圖樣,因為已有清