题目
在双缝干涉实验中,两缝间距为0.30mm,用单色光垂直照射双缝,在离缝1.20m的屏上测得中央明纹一侧第5条暗纹与另一侧第5条暗纹间的距离为22.78mm,问所用光的波长为多少,是什么颜色的光?.
在双缝干涉实验中,两缝间距为0.30mm,用单色光垂直照射双缝,在离缝1.20m的屏上测得中央明纹一侧第5条暗纹与另一侧第5条暗纹间的距离为22.78mm,问所用光的波长为多少,是什么颜色的光?
.题目解答
答案
解:中央明纹一侧第5条暗纹与另一侧第5条暗纹间的距离为22.78mm,
则相邻条纹间的距离△x=22.78×10−310=0.002278m,
根据△x=Ldλ得,λ=△xdL=0.002278×0.3×10−31.2=569.5×10-9m.
根据各种色光的波长可知,光的波长为569.5×10-9m是绿光.
答:所用光的波长为569.5×10-9m,是绿颜色的光.
解析
考查要点:本题主要考查双缝干涉实验中条纹间距的计算及光波波长的确定,涉及光的干涉基本规律和可见光波长范围的识记。
解题核心思路:
- 确定条纹间距:题目中给出的暗纹总距离对应10个相邻条纹间距,需先求出单个间距。
- 应用公式计算波长:利用双缝干涉条纹间距公式 $\Delta x = \frac{\lambda L}{d}$,变形后代入已知量求解波长。
- 判断光的颜色:根据常见色光的波长范围,结合计算结果确定颜色。
破题关键点:
- 理解暗纹分布规律:中央明纹两侧的第5条暗纹间相隔10个条纹间距。
- 单位统一:注意将物理量单位转换为国际单位制(如毫米转米)。
- 公式变形与代入:正确代入公式并进行科学计数法运算。
步骤1:计算相邻条纹间距
题目中,中央明纹两侧第5条暗纹间的总距离为 $22.78 \, \text{mm}$,对应 10个相邻条纹间距(从$-5$到$+5$共10个间隔)。因此:
$\Delta x = \frac{22.78 \times 10^{-3} \, \text{m}}{10} = 0.002278 \, \text{m}$
步骤2:代入双缝干涉公式求波长
双缝干涉条纹间距公式为:
$\Delta x = \frac{\lambda L}{d}$
变形得波长:
$\lambda = \frac{\Delta x \cdot d}{L}$
代入已知量:
- $\Delta x = 0.002278 \, \text{m}$,
- $d = 0.30 \, \text{mm} = 0.30 \times 10^{-3} \, \text{m}$,
- $L = 1.20 \, \text{m}$,
$\lambda = \frac{0.002278 \cdot 0.30 \times 10^{-3}}{1.20} = 569.5 \times 10^{-9} \, \text{m}$
步骤3:判断光的颜色
可见光中,绿光的波长范围约为 $495 \sim 570 \, \text{nm}$,计算结果 $569.5 \, \text{nm}$ 属于绿色光谱区域。