2018-2019学年高中物理 13.4 实验用双缝干涉测量光的波长课件 新人教版选修3-4.ppt

4实验:用双缝干涉测量光的波长,【实验目的】1.观察不同单色光的双缝干涉图样。2.观察双缝距离不同时的干涉图样。3.掌握用公式x=测定单色光的波长的方法。,【实验原理】如图所示，与两缝之间的距离d相比，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略。,两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0=l。相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是x=。已知双缝间距d，再测出双缝到屏的距离l和条纹间距x，就可以求得光波的波长。,【实验器材】双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头。另外，还有学生电源、导线、刻度尺等。,【实验过程】一、实验步骤(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示。,(2)接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。(3)调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。(4)安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距510cm，这时可观察白光的干涉条纹。(5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。,二、数据处理(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，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮纹，则相邻两亮条纹间距x=|。,(3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的)。(4)重复测量、计算，求出波长的平均值。,【误差分析】(1)光波的波长很小，x、l的测量对波长的影响很大。(2)在测量l时，一般用毫米刻度尺；而测x时，用千分尺且采用“累积法”。(3)多次测量求平均值。,【注意事项】(1)双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件。(2)滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去。,(3)安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，间距大约510cm。(4)调节的基本依据:照在像屏上的光很弱。主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致。干涉条纹不清晰的主要原因一般是单缝与双缝不平行。,(5)测量头在使用时应使中心刻度线对应着亮(暗)条纹的中心。(6)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近。,类型一实验装置与原理【典例1】(多选)利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法，其中正确的是(),A.将屏移近双缝，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，干涉条纹间距变窄E.去掉滤光片后，干涉现象消失,【正确解答】选A、B、D。由条纹间距公式x=可知:当将屏移近双缝时，屏与双缝间的距离l减小，条纹间距x变窄，故选项A正确；将滤光片由蓝色的换成红色的，由于红色的波长大，所以条纹间距x变宽，故选项B正确；将单缝向双缝移动一小段距离后，对条纹间距x没有影响，故选项C错误；当两双缝,间距离d增大时，条纹间距x变窄，故选项D正确；滤光片的作用是为了得到单色光，去掉滤光片后，干涉条纹成为彩色条纹，故选项E错误。,类型二实验数据处理【典例2】(2018保定高二检测)用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d=0.20mm，双缝到毛玻璃屏间的距离L=75.0cm，如图甲所示，实验时先转动如图乙所示的测量头上的手轮，使与游标卡尺相连的分划线对准如图丙所示的第1条明条纹，此时卡尺的主尺和游标尺的位置如图戊所示，则游标卡尺的读数,x1=_mm，然后再转动手轮，使与游标卡尺相连的分划线向右边移动，直到对准第5条明条纹，如图丁所示，此时卡尺的主尺和游标尺的位置如图己所示，则游标卡尺的读数x2=_mm，由以上已知数据和测量数据，该单色光的波长是_mm。,【正确解答】图戊的示数主尺为0mm；游标尺的第3刻度与上面对齐，读数为0.13mm=0.3mm，总读数为0.3mm；图己的示数主尺为9mm；游标尺的第6刻度与上面对齐，读数为0.16mm=0.6mm，总读数为9.6mm。根据x=得，=6.210-4mm。答案:0.39.66.210-4,类型三实验操作与误差分析【典例3】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，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。,(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应为C、_、A。(2)本实验所用的滤光片应选用_色滤光片，实验时需要测量的物理量是_和_。,(3)本实验的步骤有: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；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；,用米尺测量双缝到屏的距离；用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮(暗)条纹间的距离。在操作步骤时还应注意_和_。,【正确解答】(1)滤光片E是从白光中选出单色红光，单缝屏是获取线光源，双缝屏是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上，所以排列顺序为:C、E、D、B、A。(2)红色滤光片能透过红光，而吸收其他颜色的光，所以应选用红色滤光片。根据实验原理，实验时需要测量的物理量有:双缝到屏的距离和n条亮(暗)条纹的距离。,(3)在操作步骤时应注意的事项有:放置单缝、双缝时