Question

17．現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在如圖1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、EDB、A．
（2）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)條亮紋間的距離．
在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意單縫和雙縫的距離約為5～10cm和單縫和雙縫平行．
（3）將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對(duì)齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖2所示．然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對(duì)齊，記下此時(shí)圖3中手輪上的示數(shù)13.870mm，求得相鄰亮紋的間距△x為2.310mm．
（4）已知雙縫間距d為2.0×10^-4m，測得雙縫到屏的距離l為0.700m，由計(jì)算式λ=$\frac{△x•d}{L}$，求得所測紅光波長為660nm．
（5）以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離B
A．增大單縫和雙縫之間的距離
B．增大雙縫和光屏之間的距離
C．將紅色濾光片改為綠色濾光片
D．增大雙縫之間的距離．

Answer 1

分析 （1）為獲取單色線光源，在光屏上產(chǎn)生干涉圖樣，白色光源后面要有濾光片、單縫、雙縫、遮光筒和光屏．
（2）只有當(dāng)雙縫和單縫平行時(shí)才能通過兩個(gè)屏；
（3）螺旋測微器固定刻度與可動(dòng)刻度示數(shù)之和是螺旋測微器示數(shù)；條紋間距處于條紋間隔數(shù)是相鄰條紋間的距離；
（4）游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．根據(jù)△x=$\frac{L}scsdy4o$λ求出單色光的波長．
（5）根據(jù)兩條亮紋間的距離△x=$\frac{L}npf6voo$λ可判斷出增大亮條紋間距的方法

解答 解：（1）為了獲取單色的線光源，光源后面應(yīng)放置濾光片、單縫，單縫形成的相干線性光源經(jīng)過雙縫產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，在光屏上可以觀察到干涉條紋，因此，由左至右，各光學(xué)元件排列順序應(yīng)為白光光源、透紅光的濾光片、單縫、雙縫、毛玻璃屏，故為E、D、B；
（2）在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意：單縫和雙縫的距離約為5～10cm，單縫和雙縫平行；
（3）由圖2所示螺旋測微器可知，示數(shù)：x₁=2mm+32.0×0.01mm=2.320mm，
由圖3所示可知，x₆=13.5mm+37.0×0.01mm=13.870mm，
相鄰亮條紋的間距：△x=$\frac{{x}_{6}-{x}_{1}}{6-1}$=$\frac{13.870-2.320}{5}$=2.310mm．
（4）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為0mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.05×5=0.25mm，所以最終讀數(shù)為0.25mm．
根據(jù)△x=$\frac{L}g61fjun$λ得，λ=$\frac{△x•d}{L}$=$\frac{2.31×1{0}^{-3}×2×1{0}^{-4}}{0.7}$m=6.6×10^-7 m=660nm；
（5）依據(jù)雙縫干涉條紋間距規(guī)律△x=$\frac{L}ur60mv9$λ，
要使△x增大，可以增大L，或減小d，還可以增大λ，故B正確，ACD錯(cuò)誤；
故答案為：（1）E、D、B；（2）單縫和雙縫的距離約為5～10cm，單縫和雙縫平行；
（3）13.870，2.310；（4）$\frac{△x•d}{L}$，660；（5）B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)裝置、螺旋測微器讀數(shù)，知道道雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的原理、掌握螺旋測微器讀數(shù)方法即可正確解題，同時(shí)掌握雙縫干涉條紋的間距公式△x=$\frac{L}mk99ajz$λ．
解決本題的關(guān)鍵知道雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的原理及操作步驟還有激光的特點(diǎn)．