Question

1．【實驗步驟】
（1）將光具座放在水平桌面上，將光源、遮光筒水平安放在光具座上，遮光筒的長度約
1m，調(diào)整筒的高度，使光源發(fā)出的光能沿遮光筒的軸線照射到光屏上．
（2）將單縫、雙縫依次安裝在光具座上，調(diào)整其高度，使像屏中央出現(xiàn)彩色色的干涉圖樣；單、雙縫屏之間的距離約5-10cm比較適宜；為了測量的方便，雙縫屏最好處在光具座上刻度尺的整刻度處．
（3）將濾光片安裝在光源和單縫屏之間，使像屏上能觀察到明暗相間的單色干涉圖樣．
（4）利用測量頭測△x，具體操作：使測量頭的分劃板的中心刻度線對齊條紋中心，記下此時手輪的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動測量頭的螺旋手輪，使分劃板的中心刻度線移動至對齊另一條紋中心，記下此時手輪的讀數(shù)，兩讀數(shù)之差即為這兩條干涉條紋之間的距離．
（5）換用雙縫S₁、S₂之間的距離d不同的雙縫屏重復(fù)第四步的實驗測量，并將相關(guān)測量數(shù)據(jù)填入記錄表格中，并利用每次測量的結(jié)果代人公式：λ=$\frac{△xd}{L}$，算出與濾光片顏色相對應(yīng)的光波的波長，并求出光的波長的平均值．
（6）換用不同顏色的濾光片，重復(fù)第四、五步的實驗，可測出不同顏色的光的波長．
【實驗數(shù)據(jù)記錄】

光的顏色	雙縫的寬度	雙縫與像屏的距離L	相鄰明紋間的距離△x	波長λ	波長的平均值

【實驗結(jié)論】在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，對于同一干涉儀，在測同種光的波長時，改變雙縫的寬度d，測得光的波長（具體數(shù)值由實驗數(shù)據(jù)得出）．
【基礎(chǔ)知識】
（1）關(guān)于本實驗的現(xiàn)象，下列說法正確的是AB
A．如果沒有插濾光片，可以觀察到中間是白色，兩邊是彩色的條紋
B．插上濾光片后，觀察到的是明暗相間的條紋
C．換用不同的濾光片時，條紋間距沒有變化
D．雙縫間隔越大，條紋間距越大
（2）在本實驗中，在光源正常發(fā)光的情況下，光屏上根本看不到光亮的痕跡，其原因是BC
A．沒有插濾光片
B．光源高度偏低
C．遮光筒與光源等元件不共軸
D．縫本身的寬度過大
（3）要測單色光的波長需要測得的物理量是雙縫間距，雙縫到光屏的間距，相鄰條紋的間距．其中條紋間距由測量頭測量．
（4）測量頭由分劃板、目鏡．手輪等構(gòu)成，測量時應(yīng)使其中心刻線對齊條紋中心并計下此時手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動測量圖，使分劃板中心刻線對齊另一條紋中心，記下此時手輪上的讀數(shù)．
（5）實驗中為了減少實驗誤差，可采取的辦法是D
A．減少屏到雙縫的距離
B．換用不同的濾光片進(jìn)行多次測量取平均值
C．增大縫的寬度
D．測出多條亮紋之間的距離，再算出相鄰條紋間距
（6）在雙縫干涉實驗中，從中心明條紋向一邊數(shù)，第三條明條紋在屏上的p處，若從雙縫到p的路程差為8.1?m，則所用光的波長為2.7?m
（7）用紅光做樂的雙縫干涉實驗時，已知雙縫間距為0.20×10^-3m，測得雙縫到屏間的距離為0，700m，分劃板中心刻線對齊第一條亮條紋中央時手輪讀數(shù)為0.52×10^-3m，第4條亮條紋所在位置為7.47×10^-3m，求此紅光的波長．

Answer 1

分析 雙縫干涉是經(jīng)過雙縫的兩列光在光屏上產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，根據(jù)實驗的原理確定所需要的物理器材，以及所需測量的物理量．
根據(jù)$△x=\frac{L}nbjflppλ$測量光的波長，當(dāng)兩列光到達(dá)光屏的路程差是波長的整數(shù)倍，出現(xiàn)明條紋．

解答 解：（1）遮光筒的長度約1m，調(diào)整筒的高度，使光源發(fā)出的光能沿遮光筒的軸線照射到光屏上．
（2）將單縫、雙縫依次安裝在光具座上，調(diào)整其高度，使像屏中央出現(xiàn)彩色條紋．單、雙縫屏之間的距離約5-10cm比較適宜；為了測量的方便，雙縫屏最好處在光具座上刻度尺的整刻度處．
（3）將濾光片安裝在光源和單縫屏之間，使像屏上能觀察到明暗相間的單色干涉圖樣．
（4）利用測量頭測△x，具體操作：使測量頭的分劃板的中心刻度線對齊條紋中心，記下此時手輪的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動測量頭的螺旋手輪，使分劃板的中心刻度線移動至對齊另一條紋中心，記下此時手輪的讀數(shù)，兩讀數(shù)之差即為這兩條干涉條紋之間的距離．
（5）換用雙縫S₁、S₂之間的距離d不同的雙縫屏重復(fù)第四步的實驗測量，并將相關(guān)測量數(shù)據(jù)填入記錄表格中，并利用每次測量的結(jié)果代入公式：λ=$\frac{△xd}{L}$，算出與濾光片顏色相對應(yīng)的光波的波長，并求出光的波長的平均值．
【基礎(chǔ)知識】
（1）A、如果沒有插濾光片，各種顏色的光都會發(fā)生干涉，在光屏的中央出現(xiàn)白色條紋，兩邊是彩色條紋，故A正確．
B、插上濾光片后，單色光發(fā)生干涉，觀察到的是明暗相間的條紋，故B正確．
C．換用不同的濾光片時，光的波長發(fā)生變化，根據(jù)$△x=\frac{L}155b5rdλ$知，條紋的間距發(fā)生變化，故C錯誤．
D、根據(jù)$△x=\frac{L}tl1xbdvλ$知，雙縫間隔越大，條紋間距越小，故D錯誤．
故選：AB．
（2）在本實驗中，在光源正常發(fā)光的情況下，光屏上根本看不到光亮的痕跡，其原因是光源的高度偏低，或遮光筒與光源等元件不共軸，沒有濾光片仍然可以看到干涉條紋，增大縫的寬度，可能會不產(chǎn)生干涉，但是仍然有光亮．
故選：BC．
（3）根據(jù)$△x=\frac{L}vf5pfxnλ$知，要測單色光的波長需要測得的物理量是雙縫間距、雙縫到光屏的間距、相鄰條紋的間距，其中條紋的間距由測量頭測量．
（4）測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，測量時應(yīng)使其中心刻線對齊條紋中心并計下此時手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動測量圖，使分劃板中心刻線對齊另一條紋中心，記下此時手輪上的讀數(shù)．
（5）實驗中為了減少實驗誤差，可采取的辦法是測出多條亮紋之間的距離，再算出相鄰條紋間距．減小雙縫到屏的間距、增大縫的寬度不會減小實驗的誤差，換用不同的濾光片，光的波長不同，不能通過換用不同的濾光片進(jìn)行多次測量取平均值．
故選：D．
（6）從中心明條紋向一邊數(shù)，第三條明條紋在屏上的p處，若從雙縫到p的路程差為8.1?m，可知路程差是波長的3倍，有：8.1μm=3λ，解得λ=2.7μm．
（7）相鄰條紋的間距$△x=\frac{（7.47-0.52）×1{0}^{-3}}{3}m=2.32×1{0}^{-3}$m，根據(jù)$△x=\frac{L}zv115zbλ$知，$λ=\frac{△xd}{L}=\frac{2.32×1{0}^{-3}×0.20×1{0}^{-3}}{0.7}$m=6.6×10^-7m．
故答案為：【實驗步驟】（1）1，軸線，光屏上；（2）單縫，雙縫，彩色，5-10，整刻度處；（3）濾光片；（4）分劃板，目鏡，條紋中心，手輪上的讀數(shù)，另一條紋中心，兩讀數(shù)之差；（5）$\frac{△xd}{L}$．
【基礎(chǔ)知識】（1）AB；（2）BC；（3）雙縫間距，雙縫到光屏的間距，相鄰條紋的間距，測量頭；（4）分劃板，目鏡，手輪，條紋中心，手輪上的讀數(shù)，另一條紋中心；（5）D；（6）2.7；（7）6.6×10^-7m．

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握雙縫干涉條紋的間距公式，知道出現(xiàn)明暗條紋的條件，即路程差是波長的整數(shù)倍，出現(xiàn)明條紋，路程差是半波長的奇數(shù)倍，出現(xiàn)暗條紋．