Question

18．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D，和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图1所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用来测量红光的波长．

（1）将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序为 C、E、D、B、A．
（2）本实验的步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；
③用米尺测量双缝到屏的距离；
④用测量头（其读数方法同螺旋测微器）测量数条亮条纹之间的距离．
在操作步骤②时还应该注意各光学元件中心与遮光筒轴线水平共线；单缝与双缝竖直平行放置；
（3）将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第l条亮纹，此时手轮上的示数如图2所示．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图3中手轮上的示数13.870mm，求得相邻亮纹的间距△x为2.31mm．
（3）已知双缝间距d为2.0×10^-4m，测得双缝到屏的距离为0.700m，由计算式λ=$\frac{（{x}_{2}-{x}_{1}）d}{5L}$（用题目中的物理量表示），求得所测红光波长为660nm．

Answer 1

分析 （1）双缝干涉实验是让单色的线光源通过双缝在光屏上产生干涉图样．
（2）螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，需估读．根据△x=$\frac{{x}_{2}-{x}_{1}}{5}$求出条纹间距．
（3）根据双缝干涉条纹的间距公式求出红光的波长．

解答 解：（1）在“用双缝干涉测光的波长”实验中，在安装以上器材时应注意，各光学元件中心与遮光筒轴线水平共线；单缝与双缝竖直平行放置．
（2）图2螺旋测微器的固定刻度读数为2.0mm，可动刻度读数为0.01×32.0mm=0.320mm，则最终读数为2.320mm，图3螺旋测微器的固定刻度读数为13.5mm，可动刻度读数为0.01×37.0mm=0.370mm，则最终读数为13.870mm．
相邻亮条纹的间距△x=$\frac{{x}_{2}-{x}_{1}}{5}$=$\frac{13.870-2.320}{5}$mm=2.31mm．
（3）根据△x=$\frac{L}{d}$λ得，λ=$\frac{△x•d}{L}$=$\frac{（{x}_{2}-{x}_{1}）d}{5L}$=$\frac{2.31×1{0}^{-3}×2×1{0}^{-4}}{0.7}$=6.6×10^-7m=660nm．
故答案为：（1）各光学元件中心与遮光筒轴线水平共线，单缝与双缝竖直平行放置；（2）13.870，2.31；（3）$\frac{（{x}_{2}-{x}_{1}）d}{5L}$，660．

点评 解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法，以及掌握双缝干涉条纹的间距公式△x=$\frac{L}{d}$λ，注意单位的统一．