辽宁省大连市高中物理 第十三章 光 13.3 用双缝干涉测量波的长度课件 新人教版选修3-4.ppt

在双缝干涉现象中，明暗条纹出现的位置有何规律？,当屏上某点到两个狭缝的路程差=2n，n=0、1、2时，出现明纹；当=（2n+1），n=0、1、2时，出现暗纹。,那么条纹间距与波长之间有没有关系呢？,第三节实验：用双缝干涉测量光的波长,1.知识与能力,掌握明条纹（或暗条纹）间距的计算公式及推导过程。观察双缝干涉图样，掌握实验方法。,2.过程与方法,通过实验，理解光的折射定律。,3.情感态度与价值观,体会用宏观量测量微观量的方法，对学生进行物理方法的教育。,L、d、的准确测量。,教学重点,双缝干涉测量光的波长的实验原理及实验操作。,教学难点,一.实验原理,二.观察双缝干涉图样,三.测定单色波的波长,一.实验原理,设两缝S1、S2间距离为d，它们所在平面到屏面的距离为l，且ld，O是S1S2的中垂线与屏的交点，O到S1、S2距离相等。由图可知S1P=r1r1与x间关系如何？r12=l2+（x-）2,r22=l2+（x-）2,r22-r12=（r2-r1）（r2+r1）=2dx由于ld，且lx，所以r1+r22lr2-r1=r=x,x,当r=2n，n=0、1、2时，出现亮纹。,即x=2n时出现亮纹，或写成x=,第n条和第（n-1）条（相邻）亮纹间距离x为多少呢？x=xn-xn-1=n-（n-1）也就是x=,x=,x=，,相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为,其中，波长用表示，d表示两个狭缝之间的距离，l为挡板与屏间的距离,结论,下面看另外一种推导方法（同课本上）,r2-r1=dsin,X=ltanlsin,运用几何知识,当两列波的路程差为波长的整数倍，即dx/l=k，（k=0,1,2)时才会出现亮条纹，亮条纹位置为：X=kl/d,如图所示的双缝实验中，屏离开挡板越远，条纹间的距离越大，另一方面，实验所用光波的波长越大，条纹间的距离也越大，这是为什么？,二.观察双缝干涉图样,1.实验器材：光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏、测光头、学生光源、导线、刻度线2.实验步骤：(1)光源、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏依次放在光具座上，如下图所示：,（2）接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。（3）调节各器件的亮度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。（4）安装双缝，使双缝与单缝的缝平行，二者间距510cm。（5）观察白光的干涉条纹。（6)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。,注意事项1.安装仪器的顺序：光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏2.双缝与单缝相互平行，且竖直放置3.光源、虑光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上4.若出现在光屏上的光很弱，由于不共轴所致5.若干涉条纹不清晰，与单缝和双缝是否平行有很大关系,第二条亮纹,第一条亮纹,第一条亮纹,第二条亮纹,由实验可知红光的条纹间距最大，紫光的最小。,1.红光的波长最长，紫光的波长最短。,2.波长越长，频率越小，波长越短，频率越大。,3.光的颜色由频率决定。,4.红光的偏向角最小，折射率最小，紫光的偏向角最大，折射率最大。,5.在同一媒质中的光速，红光最大，紫光最小。,练习：有1、2两束不同的光线，它们以相同的入射角从空气射入水中，已知折射角r1r2，则它们的频率f1f2，在水中的波速v1v2,在水中的波长12，在相同的条件下用它们分别做双缝实验，则干涉条纹的间距x1x2。这两束光从空气射入水中的颜色改变。,小于,大于,大于,不,三.测定单色波的波长,测定单色光的波长的实验步骤,1.安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。2.使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板中心刻线移动；记下移动的条纹数n和移动后手轮的读数a2，a1与a2之差即n条亮纹的间距。3.用刻度尺测量双缝到光屏间距离l(d是已知的）。4.重复测量、计算，求出波长的平均值。5.换用不同滤光片，重复实验测量其他单色光的波长。,螺旋测微器的读数,例1.用双缝干涉测光的波长。实验装置如图（甲）所示，已知单缝与双缝间的距离L1=100mm，双缝与屏的距离L2=700mm，双缝间距d=0.25mm。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心（如图（乙）所示），记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数。（1）分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图（丙）所示，则对准第1条时读数x1=mm、对准第4条时读数x2=mm,2.192,7.870,x=，,1.相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为,其中，波长用表示，d表示两个狭缝之间的距离，l为挡板与屏间的距离。,2.由实验可知红光的条纹间距最大，紫光的最小。,(1)红光的波长最长，紫光的波长最短。,（2）波长越长，频率越小，波长越短，频率越大。,（3）光的颜色由频率决定。,（4）红光的偏向角最小，折射率最小，紫光的偏向角最大，折射率最大。,（5）在同一媒质中的光速，红光最大，紫光最小。,3.测定单色波的波长,1.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如下图所示，双缝间的距离d=3mm。,（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_。,（2）若测得双缝与屏之间距离为0.70m，通过测量头（与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500mm）观察第1条亮纹的位置如下图（a)所示，观察第5条亮纹的位置如下图（b)所示，则可求出红光的波长=_m。（保留一位有效数字),答案（1）红双缝到屏距离ln条条纹间距a(2)7107,2.在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到了彩色干涉条纹。若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时（）,A只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B有除红色、绿色外的其他颜色的双缝干涉条纹C任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D屏上无任何光亮,C,解析两列光波发生干涉的条件之一是频率相等。利用双缝将一束光分成能够发生干涉的两束光，在光屏上形成干涉条纹，但分别用绿滤光片和红滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，故选C.,3.利用下图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法：,A将屏接近双缝，干涉条纹间距变窄B将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽C将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变宽正确的是_,ABD,4.双缝干涉实验中，要使屏上单色光的干涉条纹之间的距离变宽，可采取以下办法：（1）_；（2）_；（3）_。为测量红光的波长，现测得屏上6条亮条纹间的距离为7.5mm，已知双缝间的距离为0.5mm，双缝到屏的距离为1m，则此红光波长为_。,（1）使用波长较长的单色光；,根据测量值，计算相邻条纹间的距离：,（2）增加双缝到光屏间距离或选用较长的遮光筒；,（3）减小双缝之间的距离。,解析在双缝干涉实验中，根据公式可知，要使屏上单色光的干涉条纹之间的距离变宽