高中物理 5.2 学生实验 用双缝干涉测量光的波长课件 教科版选修34.ppt

第2节 理解教材新知 把握热点考向 应用创新演练 第五章 考向二 考向一 自学教材 二 实验原理1 相邻亮条纹 或暗条纹 间的距离 x与入射光波长 之间的定量关系推导 如图5 2 1所示 设双缝s1和s2的距离为d 到屏的距离为l 且l d o到s1 s2的距离相等 从s1 s2射出的光波到达o点的路程相等 所以两列波到o点时路程差为零 总是互相加强 在o点就出现亮条纹 现在我们来研究与o点距离为x的p点的情况 图5 2 1 图5 2 2 三 实验器材双缝干涉仪 包括 光具座 光源 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 光屏及测量头 其中测量头又包括 分划板 目镜 手轮等 学生电源 导线 米尺 四 实验过程1 观察双缝干涉图样如图5 2 3所示 图5 2 3 1 把遮光管架在支架环上 其轴线与光具座的导轨基本平行 2 在遮光管的一端装上双缝 并转动双缝座 使双缝与水平面垂直 再装好单缝管 3 让灯泡灯丝及透镜中心与单缝中心等高 灯丝与单缝之间的距离约为25cm 点亮灯泡 先把透镜移近单缝 直至在单缝面上见到灯丝的缩小像 然后把透镜移近灯泡 直至在单缝面上形成一放大的灯丝像 若灯丝的放大像不在单缝中心 则上下或左右调节灯泡 反复调节几次 使灯丝的放大像及缩小像均成在单缝中心 4 在遮光管的另一端装上测量头 在单缝管上装上拨杆 边观察 边左右移动拨杆 以调节单缝与双缝平行 直至看到白光的干涉条纹最清晰 这时看到的彩色干涉条纹的特征是 中央为一条白色亮条纹 称为零级亮条纹 其余各级亮条纹都是带彩色的 彩色的排列以零级亮条纹为中心左右对称 在第一级亮条纹中 红色在最外侧 2 测定单色光的波长 1 测量单色光波长时 在单缝前面加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 再调节目镜 就能同时清晰地看到分划线和干涉条纹 然后绕光轴转动测量头 使分划线与干涉条纹平行 固定好测量头后即可进行测量 六 注意事项 1 放置单缝和双缝时 必须使缝平行 2 要保证光源 滤光片 单缝 双缝和光屏的中心在同一条轴线上 3 测量头的中心刻线要对着亮 或暗 条纹的中心 4 要多测几条亮条纹 或暗条纹 中心间的距离 再求 x 5 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所致 干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行 七 误差分析 1 测双缝到屏的距离l带来的误差 可通过选用mm刻度尺 进行多次测量求平均值的办法减小误差 2 测条纹间距 x带来的误差 干涉条纹没有调到最清晰的程度 分划板刻线与干涉条纹不平行 中心刻线没有恰好位于条纹中心 测量多条亮条纹间距离时读数不准确 例1 用双缝干涉测光的波长 实验中采用双缝干涉仪 它包括以下元件 a 白炽灯b 单缝片c 光屏d 双缝e 滤光片 其中双缝和光屏连在遮光筒上 1 把以上元件安装在光具座上时 正确的排列顺序是 a a已写好 答案 1 e b d c 2 ab 2 正确调节后 在屏上观察到红光干涉条纹 用测量头测出10条红亮纹间的距离为a 改用绿色滤光片 其他条件不变 用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b 则一定有 大于 例2 在 用双缝干涉测光的波长 实验中 将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上 如图5 2 5甲所示 并选用缝间距d 0 2mm的双缝屏 从仪器注明的规格可知 像屏与双缝屏间的距离l 700mm 然后 接通电源使光源正常工作 图5 2 5 1 已知测量头主尺的最小刻度是毫米 副尺上有50个分度 某同学调整手轮后 从测量头的目镜看去 第1次映入眼帘的干涉条纹如图5 2 5乙 a 所示 图5 2 5乙 a 中的数字是该同学给各暗条纹的编号 此时图5 2 5乙 b 中游标尺上的读数x1 1 16mm 接着再转动手轮 映入眼帘的干涉条纹如图5 2 5丙 a 所示 此时图5 2 5丙 b 中游标尺