高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册实验：用双缝干涉测量光的波长同步达标检测题

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基础导学
要点一、实验原理
如图所示，两缝之间的距离为d，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略.
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OP0＝l.则相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距：Δx＝eq \f(l,d)λ.
若已知双缝间距，再测出双缝到屏的距离l和条纹间距Δx，就可以求得光波的波长.
要点二、实验器材
双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、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.
要点三、实验步骤
1.将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示.
2.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5～10 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.
要点四、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条亮纹，则相邻两亮条纹间距Δx＝eq \f(|a2－a1|,n－1).
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.
要点五、误差分析
1.光波的波长很小，Δx、l的测量对波长λ的影响很大.
2.在测量l时，一般用毫米刻度尺；而测Δx时，用千分尺且采用“累积法”.
3.多次测量求平均值.
要点六、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5～10 cm.
4.调节的基本依据是：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线所致.干涉条纹不清晰的主要原因一般是单缝与双缝不平行.
5.测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心.
6.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近.
要点突破
突破一：电场力做功与电势能的变化
1．电场力做功的特点
典例精析
题型一：杨氏双缝干涉实验的实验目的、原理
例一．如图所示为双缝干涉的实验装置，图中有四个光学元件的名称空缺，关于它们的名称正确的是（ ）
A．①单缝②滤光片③双缝B．①滤光片②双缝③遮光筒
C．②凸透镜③双缝④遮光筒D．①凸透镜②单缝③双缝
变式迁移1：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）；
题型二：杨氏双缝干涉实验的注意事项和误差分析
例二．利用图示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长。下列说法中正确的是（ ）
A．实验装置中的①②③元件分别为单缝、滤光片、双缝
B．测量时测量头分划板的中心刻线应与条纹的中心对齐
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D．测量过程中误将5个条纹间距数成6个，波长测量值偏大
变式迁移2：（2021·江苏仪征·）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，Δx1__________（填“>”“=”或“”“=”或“