Question

1．【实验步骤】
（1）将光具座放在水平桌面上，将光源、遮光筒水平安放在光具座上，遮光筒的长度约
1m，调整筒的高度，使光源发出的光能沿遮光筒的轴线照射到光屏上．
（2）将单缝、双缝依次安装在光具座上，调整其高度，使像屏中央出现彩色色的干涉图样；单、双缝屏之间的距离约5-10cm比较适宜；为了测量的方便，双缝屏最好处在光具座上刻度尺的整刻度处．
（3）将滤光片安装在光源和单缝屏之间，使像屏上能观察到明暗相间的单色干涉图样．
（4）利用测量头测△x，具体操作：使测量头的分划板的中心刻度线对齐条纹中心，记下此时手轮的读数，转动测量头的螺旋手轮，使分划板的中心刻度线移动至对齐另一条纹中心，记下此时手轮的读数，两读数之差即为这两条干涉条纹之间的距离．
（5）换用双缝S₁、S₂之间的距离d不同的双缝屏重复第四步的实验测量，并将相关测量数据填入记录表格中，并利用每次测量的结果代人公式：λ=$\frac{△xd}{L}$，算出与滤光片颜色相对应的光波的波长，并求出光的波长的平均值．
（6）换用不同颜色的滤光片，重复第四、五步的实验，可测出不同颜色的光的波长．
【实验数据记录】

光的颜色	双缝的宽度	双缝与像屏的距离L	相邻明纹间的距离△x	波长λ	波长的平均值

【实验结论】在实验误差允许的范围内，对于同一干涉仪，在测同种光的波长时，改变双缝的宽度d，测得光的波长（具体数值由实验数据得出）．
【基础知识】
（1）关于本实验的现象，下列说法正确的是AB
A．如果没有插滤光片，可以观察到中间是白色，两边是彩色的条纹
B．插上滤光片后，观察到的是明暗相间的条纹
C．换用不同的滤光片时，条纹间距没有变化
D．双缝间隔越大，条纹间距越大
（2）在本实验中，在光源正常发光的情况下，光屏上根本看不到光亮的痕迹，其原因是BC
A．没有插滤光片
B．光源高度偏低
C．遮光筒与光源等元件不共轴
D．缝本身的宽度过大
（3）要测单色光的波长需要测得的物理量是双缝间距，双缝到光屏的间距，相邻条纹的间距．其中条纹间距由测量头测量．
（4）测量头由分划板、目镜．手轮等构成，测量时应使其中心刻线对齐条纹中心并计下此时手轮上的读数，转动测量图，使分划板中心刻线对齐另一条纹中心，记下此时手轮上的读数．
（5）实验中为了减少实验误差，可采取的办法是D
A．减少屏到双缝的距离
B．换用不同的滤光片进行多次测量取平均值
C．增大缝的宽度
D．测出多条亮纹之间的距离，再算出相邻条纹间距
（6）在双缝干涉实验中，从中心明条纹向一边数，第三条明条纹在屏上的p处，若从双缝到p的路程差为8.1?m，则所用光的波长为2.7?m
（7）用红光做乐的双缝干涉实验时，已知双缝间距为0.20×10^-3m，测得双缝到屏间的距离为0，700m，分划板中心刻线对齐第一条亮条纹中央时手轮读数为0.52×10^-3m，第4条亮条纹所在位置为7.47×10^-3m，求此红光的波长．

Answer 1

分析 双缝干涉是经过双缝的两列光在光屏上产生干涉现象，根据实验的原理确定所需要的物理器材，以及所需测量的物理量．
根据$△x=\frac{L}{d}λ$测量光的波长，当两列光到达光屏的路程差是波长的整数倍，出现明条纹．

解答 解：（1）遮光筒的长度约1m，调整筒的高度，使光源发出的光能沿遮光筒的轴线照射到光屏上．
（2）将单缝、双缝依次安装在光具座上，调整其高度，使像屏中央出现彩色条纹．单、双缝屏之间的距离约5-10cm比较适宜；为了测量的方便，双缝屏最好处在光具座上刻度尺的整刻度处．
（3）将滤光片安装在光源和单缝屏之间，使像屏上能观察到明暗相间的单色干涉图样．
（4）利用测量头测△x，具体操作：使测量头的分划板的中心刻度线对齐条纹中心，记下此时手轮的读数，转动测量头的螺旋手轮，使分划板的中心刻度线移动至对齐另一条纹中心，记下此时手轮的读数，两读数之差即为这两条干涉条纹之间的距离．
（5）换用双缝S₁、S₂之间的距离d不同的双缝屏重复第四步的实验测量，并将相关测量数据填入记录表格中，并利用每次测量的结果代入公式：λ=$\frac{△xd}{L}$，算出与滤光片颜色相对应的光波的波长，并求出光的波长的平均值．
【基础知识】
（1）A、如果没有插滤光片，各种颜色的光都会发生干涉，在光屏的中央出现白色条纹，两边是彩色条纹，故A正确．
B、插上滤光片后，单色光发生干涉，观察到的是明暗相间的条纹，故B正确．
C．换用不同的滤光片时，光的波长发生变化，根据$△x=\frac{L}{d}λ$知，条纹的间距发生变化，故C错误．
D、根据$△x=\frac{L}{d}λ$知，双缝间隔越大，条纹间距越小，故D错误．
故选：AB．
（2）在本实验中，在光源正常发光的情况下，光屏上根本看不到光亮的痕迹，其原因是光源的高度偏低，或遮光筒与光源等元件不共轴，没有滤光片仍然可以看到干涉条纹，增大缝的宽度，可能会不产生干涉，但是仍然有光亮．
故选：BC．
（3）根据$△x=\frac{L}{d}λ$知，要测单色光的波长需要测得的物理量是双缝间距、双缝到光屏的间距、相邻条纹的间距，其中条纹的间距由测量头测量．
（4）测量头由分划板、目镜、手轮等构成，测量时应使其中心刻线对齐条纹中心并计下此时手轮上的读数，转动测量图，使分划板中心刻线对齐另一条纹中心，记下此时手轮上的读数．
（5）实验中为了减少实验误差，可采取的办法是测出多条亮纹之间的距离，再算出相邻条纹间距．减小双缝到屏的间距、增大缝的宽度不会减小实验的误差，换用不同的滤光片，光的波长不同，不能通过换用不同的滤光片进行多次测量取平均值．
故选：D．
（6）从中心明条纹向一边数，第三条明条纹在屏上的p处，若从双缝到p的路程差为8.1?m，可知路程差是波长的3倍，有：8.1μm=3λ，解得λ=2.7μm．
（7）相邻条纹的间距$△x=\frac{（7.47-0.52）×1{0}^{-3}}{3}m=2.32×1{0}^{-3}$m，根据$△x=\frac{L}{d}λ$知，$λ=\frac{△xd}{L}=\frac{2.32×1{0}^{-3}×0.20×1{0}^{-3}}{0.7}$m=6.6×10^-7m．
故答案为：【实验步骤】（1）1，轴线，光屏上；（2）单缝，双缝，彩色，5-10，整刻度处；（3）滤光片；（4）分划板，目镜，条纹中心，手轮上的读数，另一条纹中心，两读数之差；（5）$\frac{△xd}{L}$．
【基础知识】（1）AB；（2）BC；（3）双缝间距，双缝到光屏的间距，相邻条纹的间距，测量头；（4）分划板，目镜，手轮，条纹中心，手轮上的读数，另一条纹中心；（5）D；（6）2.7；（7）6.6×10^-7m．

点评 解决本题的关键掌握双缝干涉条纹的间距公式，知道出现明暗条纹的条件，即路程差是波长的整数倍，出现明条纹，路程差是半波长的奇数倍，出现暗条纹．