在双缝干涉实验中,两缝的间距为0.6mm,照亮狭缝S的光源是汞弧灯加上绿色虑光片。在2.5m远处的屏幕上出现干涉条纹,测得相邻两明条纹中心的距离为2.27mm。试计算入射光的波长。如果测得仪器只能测量Delta xgeqslant 5mm的距离,则对此双缝的间距有何要求?
在双缝干涉实验中,两缝的间距为0.6mm,照亮狭缝S的光源是汞弧灯加上绿色虑光片。在2.5m远处的屏幕上出现干涉条纹,测得相邻两明条纹中心的距离为2.27mm。试计算入射光的波长。如果测得仪器只能测量
的距离,则对此双缝的间距有何要求?
题目解答
答案
在双缝干涉实验中,两缝间距d、缝到光屏的距离L、照射光的波长
、相邻两条亮(或暗)条纹的距离
的关系为
当
毫米,
米,
毫米
米 时,
射的绿光波长是

米
若仪器只能测量
毫米的距离,由
得
即当
毫米
米时,
米
毫米
解析
双缝干涉实验的条纹间距公式是解题的核心。题目考查对公式$\Delta X = \dfrac{L \lambda}{d}$的理解与应用,需注意单位换算和不等式条件的转化。
关键点:
- 公式应用:相邻明条纹间距$\Delta X$与波长$\lambda$、双缝间距$d$、光屏距离$L$的关系。
- 单位统一:所有物理量需转换为国际单位(米)。
- 不等式处理:当$\Delta X \geq 5\ \text{mm}$时,推导$d$的限制条件。
第(1)问:计算入射光波长
公式代入
根据$\Delta X = \dfrac{L \lambda}{d}$,变形得:
$\lambda = \dfrac{d \Delta X}{L}$
代入数据
- $d = 0.6\ \text{mm} = 6 \times 10^{-4}\ \text{m}$
- $L = 2.5\ \text{m}$
- $\Delta X = 2.27\ \text{mm} = 2.27 \times 10^{-3}\ \text{m}$
计算:
$\lambda = \dfrac{6 \times 10^{-4} \times 2.27 \times 10^{-3}}{2.5} = 5.448 \times 10^{-7}\ \text{m}$
第(2)问:双缝间距要求
不等式转化
当$\Delta X \geq 5\ \text{mm} = 5 \times 10^{-3}\ \text{m}$时,原公式变形为:
$d \leq \dfrac{L \lambda}{\Delta X}$
代入已知条件
- $L = 2.5\ \text{m}$
- $\lambda = 5.448 \times 10^{-7}\ \text{m}$
- $\Delta X = 5 \times 10^{-3}\ \text{m}$
计算:
$d \leq \dfrac{2.5 \times 5.448 \times 10^{-7}}{5 \times 10^{-3}} = 2.724 \times 10^{-4}\ \text{m} \approx 0.27\ \text{mm}$