2018_2019版高中物理第4章光的波动性4.2用双缝干涉仪测定光的波长课件沪科版.pptx

4.2 用双缝干涉仪测定光的波长,第4章 光的波动性,学习目标,1.了解用双缝干涉仪测定光的波长的实验原理. 2.知道影响干涉条纹宽度的因素. 3.观察白光及单色光的干涉图样. 4.能够利用双缝干涉实验测定单色光的波长.,内容索引,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习 预习新知 夯实基础,自主预习,1.实验器材 双缝干涉仪(包括：光具座、光源、 、 、 、遮光筒、 及测微目镜，其中测微目镜又包括：刻度板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺. 2.单色光发生双缝干涉时，相邻两条亮条纹(或暗条纹)的中心距离是 x .,滤光片,单缝,双缝,光屏,3.条纹间距x的测定 如图1甲所示，测微目镜由刻度板、目镜、手轮等构成，测量时先使刻度板的中心刻线对齐某条亮条纹的中央，如图乙所示，记下手轮上的读数s1；转动手轮，使刻度板中心刻线移至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数s2，得出n个亮条纹间的距离为s|s2s1|，则相邻两亮 条纹间距x .,图1,重点探究,一、实验原理,1.相邻亮条纹(暗条纹)间的距离x与入射光波长之间的定量关系推导 如图2所示，双缝间距d，双缝到屏的距离L，双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0.对屏上与P0距离为x的一点P，两缝与P的距离PS1L1，PS2L2.在线段PS2上作PMPS1，则S2ML2L1，因dL，三角形S1S2M可看作直角三角形，有：L2L1dsin (令S2S1M).,图2,二、实验步骤,1.按图3所示安装仪器.,图3,2.调节光源中心、单缝中心、双缝中心，让它们都位于遮光筒的中心轴线上. 3.使光源发光，在光源和单缝之间加红(绿)色滤光片，使通过后的条形光斑恰好落在双缝上，通过遮光筒上的测微目镜，仔细调节目镜，观察单色光的干涉条纹；撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩色条纹).,4.加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，使刻度板的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下手轮的读数，然后继续转动使刻度板移动，直到刻度板的中心刻线对齐另一条纹中心，记下此时手轮读数和移过刻度板中心刻度线的条纹数n. 5.将两次手轮的读数相减，求出n个亮(暗)条纹间的距离s，利用公式xs/(n1)，算出条纹间距，然后利用公式 x，求出此单色光的波长(d、L仪器中都已给出). 6.换用另一滤光片，重复步骤3、4、5，并求出相应的波长.,三、注意事项,1.单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的中心轴线上，双缝到单缝的距离应相等. 2.测双缝到屏的距离L时，用毫米刻度尺测多次取平均值. 3.测条纹间距x时，用测微目镜测出n条亮(暗)条纹间的距离s，求出相邻的两条亮(暗)条纹间的距离x .,四、误差分析,实验中的双缝间距d是器材本身给出的，因此本实验要注意L和x的测量.光波的波长很小，L、x的测量对波长的影响很大. 1.L的测量：用毫米刻度尺测量，需要多次测量求平均值. 2.条纹间距x的测定 利用测微目镜测量.可利用“累积法”测n条亮(暗)条纹间距s，再求x ，并可采用多次测量求x的平均值的方法进一步减小误差.,解析 在双缝干涉实验中，相邻两个亮条纹(或暗条纹)间的中心间距x ，要想增大条纹间距可以减小两缝间距d，或者增大双缝屏到光屏的距离L，或者换用波长更长的光做实验.由此可知，选项C正确，选项A、B、D错误.,五、典例精析,例1 如图4所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹.要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以 A.增大S1与S2的间距 B.减小双缝屏到光屏的距离 C.将绿光换为红光 D.将绿光换为紫光,图4,解析,答案,解析 由于测量红光的波长，因此用红色滤光片.由x 可知要想测必须测定双缝到屏的距离L和相邻两条亮(暗)纹中心间的距离x.,例2 在“用双缝干涉仪测定光的波长”的实验中，装置如图5所示.双缝间的距离d3 mm.,图5,解析,答案,(1)若测定红光的波长，应选用_色的滤光片.实验时需要测定的物理量有_和_.,红,双缝到屏的距离L,相邻两条亮(暗)纹中心间的距离x,(2)若测定红光的波长，选用红色的滤光片，实验中测定红光的波长，选用红色的滤光片，实验中测得双缝与屏之间的距离为0.70 m，通过测微目镜(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，刻度板前进或后退0.500 mm)观察第1条亮条纹的位置如图6甲所示，观察第5条亮条纹的位置如图乙所示.则可求出红光的波长_ m.,图6,解析,答案,6.86107,解析 由测微目镜的数据可知s10，s20.640 mm，,例3 (多选)关于“用双缝干涉仪测定光的波长”实验，正确的说法是 A.实验时应调节各器件共轴，并且单缝和双缝的缝应相互平行 B.观察到的白光的干涉图样是：在视野中可以看到彩色的干涉条纹， 中央为一条白亮的零级干涉条纹；彩色条纹的排列，以零级亮条纹 为中心左右对称，在第一级亮条纹中紫色在最外侧 C.看到白光的干涉条纹后，在单缝前面放上红色或绿色滤光片，即可 看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹，且红条纹的相邻条纹间距比 绿条纹的相邻条纹间距大 D.测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数,答案,达标检测,1,2,3,1.在杨氏双缝干涉实验中，如果 A.用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹 B.用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹 C.若仅将入射光由红光改为紫光，则条纹间距一定变大 D.用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹,解析 用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错； 用红光作为光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间，B对. 变小，x变小，C错. 红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，D错.,解析,答案,2.如图7所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，光具座上放置的光学元件有光源、遮光筒和其他元件，其中a、b、c、d各装置的名称依次是下列选项中的 A.a单缝、b滤光片、c双缝、d光屏 B.a单缝、b双缝、c滤光片、d光屏 C.a滤光片、b单缝、c双缝、d光屏 D.a滤光片、b双缝、c单缝、d光屏 对于某种单色光，为增加相邻亮纹(或暗纹)之间的距离，可采用的方法是(任写一种方法)_.,1,2,3,答案,解析,图7,增加双缝到屏的距离或减小双缝间距,解析 a、b、c、d各装置的名称分别为滤光片、单缝、双缝、光屏，故C正确；由x 可知，要增加相邻亮纹(或暗纹)的距离，可以增加双缝到屏的距离，也可以减小双缝间距.,1,2,3,3.在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后