第四讲 实验：用双缝干涉测光的波长
1．用绿光做双缝干涉实验，观察到一组干涉条纹．在以下条件下，条纹将如何变化？
(1)加大缝与光屏间距l.
(2)减小双缝间距d.
(3)将绿光改为红光．
(4)将整个装置放入水中．
(5)用遮光板挡住双缝上半部．
(6)用遮光板挡住其中一条缝．
答案 (1)条纹变宽，因为l变大
(2)条纹变宽，因为d变小
(3)条纹变宽，因为λ红>λ绿
(4)条纹变窄，因为λ在水中比在空气中小，λ′＝
(5)干涉条纹长度变短
(6)出现衍射条纹
2．某同学设计了一个测定激光的波长的实验装置如图①所示，激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒，感光片的位置上出现一排等距的亮点，如下图②中的黑点代表亮点的中心位置．
(1)这个现象说明激光具有________性．
(2)通过测量相邻光点的距离可算出激光的波长，据资料介绍，如果双缝的缝间距离为a，双缝到感光片的距离为l，感光片上相邻两光点间的距离为b，则激光的波长λ＝.
该同学测得l＝1.0000m、缝间距a＝0.220mm，用带十分度游标的卡尺测感光片上的点的距离时，尺与点的中心位置如图②所示．
图②中第1到第4个光点的距离是________mm.实验中激光的波长λ＝________m．(保留两位有效数字)
(3)如果实验时将红激光换成蓝激光，屏上相邻两光点间的距离将________．
解析 (1)这个现象是光的干涉现象．干涉现象是波独有的特征，所以说明激光具有波动性．
(2)由游标卡尺的读数原理知第1到第4个光点的距离是8.5mm.
由题意知b＝mm，a＝0.220mm，l＝1.0000m，
所以波长λ＝＝6.2×10－7m.
(3)蓝光波长小于红光波长，由λ＝知，相邻两光点间距离变小．
答案 (1)波动
(2)8.5 6.2×10－7
(3)变小
3．在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节光源、滤光片、单缝和双缝的中心均位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直并且互相平行，当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺去测量，转动手轮，移动分划板使分划板中心刻线与某条明纹中心对齐时，如图①所示，将此明纹记为1，然后再转动手轮，分划板中心刻线向右移动，依次经过2,3……明纹，最终与明纹6中心对齐，分划板中心刻线与明纹1和明纹6对齐时游标卡尺示数分别如图②、③所示(游标卡尺为10分度)，则图②对应的读数为________m，图③对应的读数为________m．用刻度尺量得双缝到屏的距离为60.00 cm，由双缝上标示获知双缝间距为0.2mm，则发生干涉的光波波长为________m.
在实验中，若经粗调后透过测量头上的目镜观察，看不到明暗相间的条纹，只看到一片亮区，造成这种情况的最可能的原因是________________________________________________________________________．
解析 图②对应读数为1.94×10－2m.
图③对应的读数为2.84×10－2m.
根据公式Δx＝λ，得
λ＝＝m
＝6.00×10－7m.
若粗调后看不到干涉条纹，只看到一片亮区，则最可能的原因是单缝与双缝不平行．
答案 1.94×10－2 2.84×10－2 6.00×10－7 单缝与双缝不平行
4．如图所示，用单色光做双缝干涉实验时，若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动则( )
A．不再产生干涉条纹
B．仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P的位置不变
C．仍可产生干涉条纹，中央亮纹P的位置略向上移
D．仍可产生干涉条纹，中央亮纹P的位置略向下移
解析 同一单缝S发出的光到两缝S1、S2形成频率相同的相干光源，叠加后仍形成干涉条纹，中央亮纹位置不变，因为该点到两缝距离差为零．
答案 B
5．用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d＝0.20mm，双缝到毛玻璃屏间的距离为L＝75.0cm，如图①所示，实验时先转动如图②所示的测量头上的手轮，使与卡尺游标相连的分划线对准如图③所示的第1条明条纹，此时卡尺的主尺和游标的位置如图⑤所示，则游标尺上的读数x1＝__________mm，然后再转动，直到对准第5条明条纹，如图④所示，此时卡尺的主尺和游标的位置如图⑥所示，则游标卡尺上的读数x2＝__________mm，由以上已知数据和测量数据，则该单色光的波长是__________mm.
解析 由游标卡尺读数规则读出x1＝0.2mm，x2＝9.5mm
Δx＝＝mm
λ＝＝mm＝6.2×10－4mm.
答案 0.2 9.5 6.2×10－4
6．用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d＝0.25mm.双缝到毛玻璃屏间距离L的大小也由图中毫米刻度尺读出(如图⑤所示)，实验时先移动测量头(如图①所示)上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹(如图②所示)，并记下螺旋测微器的读数x1(如图③所示)，然后转动手轮，把分划线向右边移动，直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器读数x7(如图④所示)，由以上测量数据可求得该单色光的波长．
图示中双缝的位置L1＝__________mm，毛玻璃屏的位置L2＝__________mm，螺旋测微器的读数x1＝__________mm，螺旋测微器的读数x7＝__________mm，请用以上测量量的符号表示出该单色光波长的表达式__________．
解析 螺旋测微器必须估计到千分位．另外在求λ值时，需明白从第一个亮纹中心到第七个亮纹中心，共有6个而非7个间隔．再根据公式Δx＝λ及Δx＝可得，其中n－1＝6.
答案 100.0 938.2 0.300 14.700 λ＝
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