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第2節(jié)　科學(xué)測量：用雙縫干涉測光的波長
[實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)]　1．觀察單色光的雙縫干涉圖樣。2．用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置測量光的波長。3．學(xué)習(xí)測量微小距離的方法。
一、實(shí)驗(yàn)原理
如圖所示，與兩縫之間的距離d相比，每個(gè)狹縫都很窄，寬度可以忽略。
兩縫S1、S2的連線的中垂線與屏的交點(diǎn)為P0，雙縫到屏的距離OP0＝l。相鄰兩個(gè)亮條紋或暗條紋的中心間距是Δy＝λ。
已知雙縫間距d，再測出雙縫到屏的距離l和條紋間距Δy，就可以求得光波的波長。
二、實(shí)驗(yàn)器材
光具座、雙縫干涉儀(包括：光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏及測量頭，其中測量頭又包括：分劃板、目鏡、手輪等)、學(xué)生電源、導(dǎo)線、米尺。
三、實(shí)驗(yàn)步驟
1．如圖所示，在光具座上把各光學(xué)元件裝配好。從遮光筒上取下雙縫，打開電源，調(diào)節(jié)光源的高度，直到光束能沿遮光筒的軸線射到毛玻璃屏的中心。放上單縫和雙縫，使它們的距離為5～10 cm，并保持縫相互平行。注意各光學(xué)元件中心應(yīng)大致位于遮光筒的軸線上。
2．觀察光屏上的白光干涉條紋的特點(diǎn)。給光源加上不同的濾光片，看條紋的色彩、間距發(fā)生了什么變化，相鄰亮條紋(或暗條紋)的間距是否相等。
3．記下雙縫間的距離d和雙縫到光屏的距離l。
4．轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，先使分劃板中心刻線對準(zhǔn)某條亮條紋中心，如圖所示，記下此時(shí)的讀數(shù)。繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線移過n條條紋，對齊另一亮條紋中心，再記下此時(shí)的讀數(shù)。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪進(jìn)行測量時(shí)，一次測量中不要反向旋轉(zhuǎn)。
5．把測量結(jié)果記錄在數(shù)據(jù)表格中，算出兩次讀數(shù)之差，并求出相鄰亮條紋(或暗條紋)的平均間距Δy。求出光的波長。
四、數(shù)據(jù)處理
1．安裝測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋。
2．使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋的中央，記下手輪上的讀數(shù)a1，將該條紋記為第1條亮紋；轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線移動(dòng)至另一亮條紋的中央，記
下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a2，將該條紋記為第n條亮紋，則相鄰兩亮條紋間距Δy＝。
3．用刻度尺測量雙縫到光屏間的距離l(d是已知的)。
4．重復(fù)測量、計(jì)算，求出波長的平均值。
五、誤差分析
1．光波的波長很小，Δy、l的測量對波長λ的影響很大。
2．在測量l時(shí)，一般用毫米刻度尺；而測Δy時(shí)，用千分尺且采用“累積法”。
3．多次測量求平均值。
六、注意事項(xiàng)
1．雙縫干涉儀是比較精密的儀器，應(yīng)輕拿輕放，不要隨便拆解遮光筒、測量頭等元件。
2．濾光片、單縫、雙縫、目鏡等如有灰塵，應(yīng)用擦鏡紙輕輕擦去。
3．安裝時(shí)，注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且豎直，間距大約5～10 cm。
4．調(diào)節(jié)的基本依據(jù)：照在像屏上的光很弱。主要原因是燈絲與單縫、雙縫、測量頭與遮光筒不共軸線所致。干涉條紋不清晰的主要原因一般是單縫與雙縫不平行。
5．測量頭在使用時(shí)應(yīng)使中心刻度線對應(yīng)著亮(暗)條紋的中心。
6．光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行靠近。
類型一　實(shí)驗(yàn)原理與操作
【典例1】　現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長。
(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、　　　　、A。
(2)本實(shí)驗(yàn)所用的濾光片應(yīng)選用　　　　色濾光片，實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測量的物理量是　　　　和　　　　。
(3)本實(shí)驗(yàn)的步驟有：
①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；
②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；
③用米尺測量雙縫到屏的距離；
④用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮(暗)條紋間的距離。在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意　　　　和　　　　。
(4)在實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)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，所以需要對儀器進(jìn)行調(diào)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　　　。
A．調(diào)節(jié)撥桿方向
B．其他不動(dòng)，測量頭旋轉(zhuǎn)一定角度
C．其他不動(dòng)，遮光筒旋轉(zhuǎn)一定角度
D．將遮光筒與測量頭整體旋轉(zhuǎn)一定角度
[解析]　(1)濾光片E是從白光中選出單色紅光，單縫屏是獲取線光源，雙縫屏是獲得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上，所以排列順序?yàn)椋篊、E、D、B、A。
(2)紅色濾光片能透過紅光，而吸收其他顏色的光，所以應(yīng)選用紅色濾光片。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測量的物理量有：雙縫到屏的距離和n條亮(暗)條紋的距離。
(3)在操作步驟②時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)有：放置單縫、雙縫時(shí)，必須使單縫與雙縫相互平行，且單縫、雙縫距離為5～10 cm；要使光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上。
(4)因?yàn)橛星逦母缮鎴D樣，所以不用調(diào)節(jié)撥桿方向，故A錯(cuò)誤；分劃板中心刻線與干涉條紋不平行，所以應(yīng)調(diào)節(jié)測量頭使干涉條紋與分劃板中心刻線在同一方向上，所以其他不動(dòng)，將測量頭旋轉(zhuǎn)一個(gè)較小角度；或者其他不動(dòng)，將遮光筒旋轉(zhuǎn)一個(gè)較小角度，故B、C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。
[答案]　(1)E、D、B
(2)紅　雙縫到屏的距離　n條亮(暗)條紋的距離
(3)單縫和雙縫間距為5～10 cm　使單縫與雙縫相互平行　(4)BC
類型二　數(shù)據(jù)處理
【典例2】　在“用雙縫干涉測量光的波長”實(shí)驗(yàn)中，將所有器材按要求安裝在如圖1所示的光具座上，然后接通電源使光源正常工作。已知實(shí)驗(yàn)中選用縫間距d＝0.2 mm的雙縫，像屏與雙縫之間的距離l＝0.7 m。
圖1
(1)已知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。用某單色光照射雙縫得到如圖2所示的干涉圖樣，分劃板在圖中A、B位置時(shí)的游標(biāo)卡尺讀數(shù)分別如圖3、圖4所示，求得相鄰亮紋之間的間距Δy＝　　　　mm。
圖2　　　　　　　圖3　　　　　　圖4
(2)利用題目中的已知量和測量結(jié)果就可算出這種單色光的波長，其字母表達(dá)式為λ＝　　　　(用題目中已知量和測量的字母表示)；代入數(shù)據(jù)，可計(jì)算出λ＝　　　　nm。
(3)下列現(xiàn)象中能夠觀察到的有　　　　。
A．將濾光片由藍(lán)色的換成紅色的，干涉條紋間距變寬
B．將光源向雙縫移動(dòng)一小段距離后，干涉條紋間距變寬
C．換一個(gè)兩縫間距較大的雙縫屏，干涉條紋間距變窄
D．去掉濾光片后，干涉現(xiàn)象消失
[解析]　(1)題圖3的讀數(shù)為d1＝1 mm＋8× mm＝1.16 mm，題圖4的讀數(shù)為d2＝15 mm＋1× mm＝15.02 mm，故相鄰亮條紋之間的距離為Δy＝＝2.31 mm。
(2)根據(jù)公式Δy＝λ可得λ＝，代入數(shù)據(jù)可得λ＝660 nm。
(3)藍(lán)色的換成紅色，波長變長，根據(jù)公式Δy＝λ可得干涉條紋間距變寬，A正確；光源向雙縫移動(dòng)一小段距離，不會(huì)影響條紋間距，B錯(cuò)誤；增大雙縫的間距，d增大，干涉條紋間距變窄，C正確；去掉濾光片，通過雙縫的不是單色光，干涉現(xiàn)象不消失，光屏上出現(xiàn)彩色的干涉條紋，故D錯(cuò)誤。
[答案]　(1)2.31　(2)　660　(3)AC
　測量Δy的方法
測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，如圖所示，測量時(shí)先轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭，讓分劃板中心刻線與干涉條紋平行，然后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板向左(或向右)移動(dòng)至分劃板的中心刻線與條紋的中心對齊，記下此時(shí)讀數(shù)，再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，用同樣的方法測出n個(gè)亮紋間的距離a，則可求出相鄰兩亮紋間的距離Δy＝。
測量頭　　　　　　分劃板中心刻線與條紋的中心對齊
類型三　創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
【典例3】　洛埃德在1834年設(shè)計(jì)了一種更簡單的觀察干涉的裝置。如圖所示，從單縫S發(fā)出的光，一部分入射到平面鏡后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上兩光束交疊區(qū)域里將出現(xiàn)干涉條紋。單縫S通過平面鏡成的像是S′。
(1)通過該裝置在屏上可以觀察到明暗相間的干涉條紋，這和雙縫干涉實(shí)驗(yàn)得到的干涉條紋一致。如果S被視為其中的一個(gè)縫，　　　　相當(dāng)于另一個(gè)“縫”。
(2)實(shí)驗(yàn)表明，光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)在界面處發(fā)生反射時(shí)，在入射角接近90°時(shí)，反射光與入射光相比，相位有π的變化，即半波損失。如果把光屏移動(dòng)到和平面鏡接觸，接觸點(diǎn)P處是　　　　(選填“亮條紋”或“暗條紋”)。
(3)實(shí)驗(yàn)中，已知單縫S到平面鏡的垂直距離h＝0.15 mm，單縫到光屏的距離D＝1.2 m，觀測到第3個(gè)亮條紋與第12個(gè)亮條紋的中心間距為22.78 mm，則該單色光的波長λ＝　　　　m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。
[解析]　(1)如果S被視為其中的一個(gè)縫，S經(jīng)平面鏡成的像S′相當(dāng)于另一個(gè)“縫”。
(2)如果把光屏移動(dòng)到和平面鏡接觸，入射角接近90°，反射光與入射光相比相位有π的變化，所以接觸點(diǎn)P處是暗條紋。
(3)第3個(gè)亮條紋與第12個(gè)亮條紋的中心間距為22.78 mm，則相鄰亮條紋間距Δy＝ m≈2.53×10-3 m。
等效雙縫間距d＝2h＝0.30 mm＝3×10-4 m，根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式有Δy＝λ
得λ＝＝ m≈6.33×10-7 m。
[答案]　(1)S′　(2)暗條紋　(3)6.33×10-7 m
1．如圖所示，在“用雙縫干涉測光的波長”實(shí)驗(yàn)中，光具座上放置的光學(xué)元件依次為①光源、②　　　　、③　　　　、④　　　　、⑤遮光筒、⑥光屏。對于某種單色光，為增大相鄰亮條紋(暗條紋)間的距離，可采取　　　　　　　　或　　　　　　的方法。
[解析]　做該實(shí)驗(yàn)時(shí)用單色光，應(yīng)特別注意，②是濾光片，其他依次是單縫、雙縫、遮光筒和毛玻璃屏。由條紋間距公式Δy＝λ可知，要增大相鄰條紋間距，應(yīng)該增大雙縫到光屏的距離或者減小雙縫間距。
[答案]　濾光片　單縫　雙縫　增大雙縫到光屏的距離　減小雙縫間距
2．利用雙縫干涉測定光的波長實(shí)驗(yàn)中，取雙縫間距d＝0.5 mm，雙縫與光屏間距離L＝0.5 m，用某種單色光照射雙縫得到干涉圖像如圖所示，分劃板在圖中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖所示，則圖中A位置的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為　　　　 m，B位置的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為　　　　 m，單色光的波長為　　　　 m。
[解析]　題圖中游標(biāo)卡尺是10個(gè)等分刻度，分度值為0.1 mm，故A位置讀數(shù)為11 mm＋0.1×2 mm＝11.2 mm＝1.12×10-2 m；B位置讀數(shù)為15 mm＋0.1×7 mm＝15.7 mm＝1.57×10-2 m；故Δy＝ m≈6.4×10-4 m；由Δy＝λ可得λ＝Δy·＝ m＝6.4×10-7 m。
[答案]　1.12×10-2　1.57×10-2　6.4×10-7
3．利用雙縫干涉測定光的波長的實(shí)驗(yàn)中，雙縫到光屏間的距離l＝0.6 m，雙縫間距d＝0.4 mm，實(shí)驗(yàn)時(shí)，接通電源使光源正常發(fā)光，調(diào)整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。
(1)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，該同學(xué)可　　　　。
A．將單縫向雙縫靠近
B．將屏向靠近雙縫的方向移動(dòng)
C．將屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動(dòng)
D．使用間距更小的雙縫
(2)某種單色光照射雙縫得到干涉條紋如圖所示，分劃板在圖中A位置時(shí)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為xA＝10.2 mm，在B位置時(shí)游標(biāo)卡尺如圖所示，則其讀數(shù)為xB＝　　　　mm，相鄰兩條紋間距Δy＝　　　　mm，該單色光的波長λ＝　　　　m。
(3)該同學(xué)通過測量頭的目鏡觀察單色光的干涉圖樣時(shí)，發(fā)現(xiàn)里面的條紋與分劃板豎線不平行(如上圖所示)，則波長的測量結(jié)果　　　　。
A．偏大　　　　 B．偏小　　 C．無影響
[解析]　(1)增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，則條紋間的寬度減小，根據(jù)相鄰亮條紋間的距離為Δy＝λ可知，為減小相鄰亮條紋(暗條紋)間的寬度，則可以減小雙縫到屏的距離、增大雙縫間的距離，或換用波長短的光，故選B。
(2)游標(biāo)卡尺的分度值為0.1 mm，在B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為
15 mm＋7×0.1 mm＝15.7 mm
相鄰兩條紋間距
Δy＝ mm≈1.1 mm＝1.1×10-3 m
根據(jù)Δy＝λ，將d＝0.4 mm＝0.4×10-3 m代入解得λ≈7.3×10-7 m。
(3)如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，則測得的Δy偏大，由公式λ＝可知波長的測量值將偏大。
[答案]　(1)B　(2)15.7　1.1　7.3×10-7　(3)A
4．在“用雙縫干涉測光的波長”的實(shí)驗(yàn)中，請按照題目要求回答下列問題。
(1)題中甲、乙兩圖都是光的條紋形狀示意圖，其中干涉圖樣是　　　　。
甲　　　　　　　　　　乙
丙
(2)將下表中的光學(xué)元件放在圖丙所示的光具座上組裝成用雙縫干涉測光的波長的實(shí)驗(yàn)裝置，并用此裝置測量紅光的波長。
元件代號 A B C D E
元件名稱 光屏 雙縫 白光光源 單縫 透紅光的濾光片
將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的排列順序應(yīng)為　　　　(填寫元件代號)。
(3)已知該裝置中雙縫間距d＝0.50 mm，雙縫到光屏的距離L＝0.50 m，在光屏上得到的干涉圖樣如圖(a)所示，分劃板在圖中A位置時(shí)游標(biāo)卡尺如圖(b)所示，則其示數(shù)為　　　　 mm；在B位置時(shí)游標(biāo)卡尺如圖(c)所示。由以上所測數(shù)據(jù)可以得出形成此干涉圖樣的單色光的波長為　　　　 m。
[解析]　(1)題圖甲中的條紋間距和亮度相同，是干涉圖樣，題圖乙是衍射圖樣。
(2)光源C發(fā)出的白光，各種頻率都有，加上E后通過的只有紅光了，變成單色光，加上D和B，就得到兩列頻率相同、步調(diào)一致的相干光，最后放置光屏，干涉條紋呈現(xiàn)在光屏上，所以順序?yàn)镃EDBA。
(3)A位置的示數(shù)為111.10 mm，B位置的示數(shù)為115.45 mm，題圖(a)中A、B之間的距離為(115.45－111.10) mm＝4.35 mm，則相鄰條紋的間距為Δy＝ mm，再根據(jù)公式Δy＝λ，代入數(shù)據(jù)得波長約為5.4×10-7 m。
[答案]　(1)甲　(2)EDBA　(3)111.10　5.4×10-7
10 / 10第2節(jié)　科學(xué)測量：用雙縫干涉測光的波長
[實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)]　
1．觀察單色光的雙縫干涉圖樣。
2．用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置測量光的波長。
3．學(xué)習(xí)測量微小距離的方法。
一、實(shí)驗(yàn)原理
如圖所示，與兩縫之間的距離d相比，每個(gè)狹縫都很窄，寬度可以忽略。
兩縫S1、S2的連線的中垂線與屏的交點(diǎn)為P0，雙縫到屏的距離OP0＝l。相鄰兩個(gè)亮條紋或暗條紋的中心間距是Δy＝λ。
已知雙縫間距d，再測出雙縫到屏的距離l和條紋間距Δy，就可以求得光波的波長。
二、實(shí)驗(yàn)器材
光具座、雙縫干涉儀(包括：光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏及測量頭，其中測量頭又包括：分劃板、目鏡、手輪等)、學(xué)生電源、導(dǎo)線、米尺。
三、實(shí)驗(yàn)步驟
1．如圖所示，在光具座上把各光學(xué)元件裝配好。從遮光筒上取下雙縫，打開電源，調(diào)節(jié)光源的高度，直到光束能沿遮光筒的軸線射到毛玻璃屏的中心。放上單縫和雙縫，使它們的距離為5～10 cm，并保持縫相互平行。注意各光學(xué)元件中心應(yīng)大致位于遮光筒的軸線上。
2．觀察光屏上的白光干涉條紋的特點(diǎn)。給光源加上不同的濾光片，看條紋的色彩、間距發(fā)生了什么變化，相鄰亮條紋(或暗條紋)的間距是否相等。
3．記下雙縫間的距離d和雙縫到光屏的距離l。
4．轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，先使分劃板中心刻線對準(zhǔn)某條亮條紋中心，如圖所示，記下此時(shí)的讀數(shù)。繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線移過n條條紋，對齊另一亮條紋中心，再記下此時(shí)的讀數(shù)。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪進(jìn)行測量時(shí)，一次測量中不要反向旋轉(zhuǎn)。
5．把測量結(jié)果記錄在數(shù)據(jù)表格中，算出兩次讀數(shù)之差，并求出相鄰亮條紋(或暗條紋)的平均間距Δy。求出光的波長。
四、數(shù)據(jù)處理
1．安裝測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋。
2．使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋的中央，記下手輪上的讀數(shù)a1，將該條紋記為第1條亮紋；轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線移動(dòng)至另一亮條紋的中央，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a2，將該條紋記為第n條亮紋，則相鄰兩亮條紋間距Δy＝。
3．用刻度尺測量雙縫到光屏間的距離l(d是已知的)。
4．重復(fù)測量、計(jì)算，求出波長的平均值。
五、誤差分析
1．光波的波長很小，Δy、l的測量對波長λ的影響很大。
2．在測量l時(shí)，一般用毫米刻度尺；而測Δy時(shí)，用千分尺且采用“累積法”。
3．多次測量求平均值。
六、注意事項(xiàng)
1．雙縫干涉儀是比較精密的儀器，應(yīng)輕拿輕放，不要隨便拆解遮光筒、測量頭等元件。
2．濾光片、單縫、雙縫、目鏡等如有灰塵，應(yīng)用擦鏡紙輕輕擦去。
3．安裝時(shí)，注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且豎直，間距大約5～10 cm。
4．調(diào)節(jié)的基本依據(jù)：照在像屏上的光很弱。主要原因是燈絲與單縫、雙縫、測量頭與遮光筒不共軸線所致。干涉條紋不清晰的主要原因一般是單縫與雙縫不平行。
5．測量頭在使用時(shí)應(yīng)使中心刻度線對應(yīng)著亮(暗)條紋的中心。
6．光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行靠近。
類型一　實(shí)驗(yàn)原理與操作
【典例1】　現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長。
(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、______、A。
(2)本實(shí)驗(yàn)所用的濾光片應(yīng)選用________色濾光片，實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測量的物理量是______和________。
(3)本實(shí)驗(yàn)的步驟有：
①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；
②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；
③用米尺測量雙縫到屏的距離；
④用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮(暗)條紋間的距離。在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意__________和________。
(4)在實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)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，所以需要對儀器進(jìn)行調(diào)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_______。
A．調(diào)節(jié)撥桿方向
B．其他不動(dòng)，測量頭旋轉(zhuǎn)一定角度
C．其他不動(dòng)，遮光筒旋轉(zhuǎn)一定角度
D．將遮光筒與測量頭整體旋轉(zhuǎn)一定角度
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類型二　數(shù)據(jù)處理
【典例2】　在“用雙縫干涉測量光的波長”實(shí)驗(yàn)中，將所有器材按要求安裝在如圖1所示的光具座上，然后接通電源使光源正常工作。已知實(shí)驗(yàn)中選用縫間距d＝0.2 mm的雙縫，像屏與雙縫之間的距離l＝0.7 m。
圖1
(1)已知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。用某單色光照射雙縫得到如圖2所示的干涉圖樣，分劃板在圖中A、B位置時(shí)的游標(biāo)卡尺讀數(shù)分別如圖3、圖4所示，求得相鄰亮紋之間的間距Δy＝________mm。
圖2　　　　　　　圖3　　　　　　圖4
(2)利用題目中的已知量和測量結(jié)果就可算出這種單色光的波長，其字母表達(dá)式為λ＝__________(用題目中已知量和測量的字母表示)；代入數(shù)據(jù)，可計(jì)算出λ＝________nm。
(3)下列現(xiàn)象中能夠觀察到的有________。
A．將濾光片由藍(lán)色的換成紅色的，干涉條紋間距變寬
B．將光源向雙縫移動(dòng)一小段距離后，干涉條紋間距變寬
C．換一個(gè)兩縫間距較大的雙縫屏，干涉條紋間距變窄
D．去掉濾光片后，干涉現(xiàn)象消失
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　測量Δy的方法
測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，如圖所示，測量時(shí)先轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭，讓分劃板中心刻線與干涉條紋平行，然后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板向左(或向右)移動(dòng)至分劃板的中心刻線與條紋的中心對齊，記下此時(shí)讀數(shù)，再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，用同樣的方法測出n個(gè)亮紋間的距離a，則可求出相鄰兩亮紋間的距離Δy＝。
測量頭　　　　　　分劃板中心刻線與
條紋的中心對齊
類型三　創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
【典例3】　洛埃德在1834年設(shè)計(jì)了一種更簡單的觀察干涉的裝置。如圖所示，從單縫S發(fā)出的光，一部分入射到平面鏡后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上兩光束交疊區(qū)域里將出現(xiàn)干涉條紋。單縫S通過平面鏡成的像是S′。
(1)通過該裝置在屏上可以觀察到明暗相間的干涉條紋，這和雙縫干涉實(shí)驗(yàn)得到的干涉條紋一致。如果S被視為其中的一個(gè)縫，________相當(dāng)于另一個(gè)“縫”。
(2)實(shí)驗(yàn)表明，光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)在界面處發(fā)生反射時(shí)，在入射角接近90°時(shí)，反射光與入射光相比，相位有π的變化，即半波損失。如果把光屏移動(dòng)到和平面鏡接觸，接觸點(diǎn)P處是________(選填“亮條紋”或“暗條紋”)。
(3)實(shí)驗(yàn)中，已知單縫S到平面鏡的垂直距離h＝0.15 mm，單縫到光屏的距離D＝1.2 m，觀測到第3個(gè)亮條紋與第12個(gè)亮條紋的中心間距為22.78 mm，則該單色光的波長λ＝________m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。
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1．如圖所示，在“用雙縫干涉測光的波長”實(shí)驗(yàn)中，光具座上放置的光學(xué)元件依次為①光源、②______、③________、④________、⑤遮光筒、⑥光屏。對于某種單色光，為增大相鄰亮條紋(暗條紋)間的距離，可采取________________或__________________的方法。
2．利用雙縫干涉測定光的波長實(shí)驗(yàn)中，取雙縫間距d＝0.5 mm，雙縫與光屏間距離L＝0.5 m，用某種單色光照射雙縫得到干涉圖像如圖所示，分劃板在圖中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖所示，則圖中A位置的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為________ m，B位置的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為________ m，單色光的波長為________ m。
3．利用雙縫干涉測定光的波長的實(shí)驗(yàn)中，雙縫到光屏間的距離l＝0.6 m，雙縫間距d＝0.4 mm，實(shí)驗(yàn)時(shí)，接通電源使光源正常發(fā)光，調(diào)整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。
(1)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，該同學(xué)可______。
A．將單縫向雙縫靠近
B．將屏向靠近雙縫的方向移動(dòng)
C．將屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動(dòng)
D．使用間距更小的雙縫
(2)某種單色光照射雙縫得到干涉條紋如圖所示，分劃板在圖中A位置時(shí)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為xA＝10.2 mm，在B位置時(shí)游標(biāo)卡尺如圖所示，則其讀數(shù)為xB＝__________mm，相鄰兩條紋間距Δy＝__________mm，該單色光的波長λ＝__________m。
(3)該同學(xué)通過測量頭的目鏡觀察單色光的干涉圖樣時(shí)，發(fā)現(xiàn)里面的條紋與分劃板豎線不平行(如上圖所示)，則波長的測量結(jié)果______。
A．偏大　　 B．偏小　　 C．無影響
4．在“用雙縫干涉測光的波長”的實(shí)驗(yàn)中，請按照題目要求回答下列問題。
(1)題中甲、乙兩圖都是光的條紋形狀示意圖，其中干涉圖樣是________。
甲　　　　　　　　　　乙
丙
(2)將下表中的光學(xué)元件放在圖丙所示的光具座上組裝成用雙縫干涉測光的波長的實(shí)驗(yàn)裝置，并用此裝置測量紅光的波長。
元件代號 A B C D E
元件名稱 光屏 雙縫 白光光源 單縫 透紅光的濾光片
將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的排列順序應(yīng)為________(填寫元件代號)。
(3)已知該裝置中雙縫間距d＝0.50 mm，雙縫到光屏的距離L＝0.50 m，在光屏上得到的干涉圖樣如圖(a)所示，分劃板在圖中A位置時(shí)游標(biāo)卡尺如圖(b)所示，則其示數(shù)為________ mm；在B位置時(shí)游標(biāo)卡尺如圖(c)所示。由以上所測數(shù)據(jù)可以得出形成此干涉圖樣的單色光的波長為________ m。
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