福建省长泰一中高三物理 第十二章 实验十四 用双缝干涉测光的波长复习课件 新人教版选修34.ppt

实验十四用双缝干涉测光的波长 1 了解光产生稳定干涉现象的条件 2 观察白光及单色光的双缝干涉图样 3 掌握用测量头测量条纹间距的方法 4 测单色光的波长 1 光源发出的光经滤光片后成为单色光 单色光通过单缝后 相当于线光源 再经双缝射出的两束光即为相干光 在屏上产生稳定的干涉图样 2 由条纹间距公式 y 得 可以计算出光的波长 其中双缝间距d是已知的 双缝到屏的距离l可以用米尺测出 条纹间距 y用测量头测出 双缝干涉仪 光具座 单缝片 双缝片 滤光片 遮光筒 光屏 光源 测量头 电源 导线 刻度尺 1 安装双缝干涉仪 1 先将光源 线状光源 遮光筒 光屏依次放于光具座上 如图所示 调整光源的高度 使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮 2 将单缝和双缝安装在光具座上 在遮光筒有光屏一端安装测量头 如图所示 光源 单缝 双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上 双缝与单缝平行 调整分划板位置使分划板中心刻线位于光屏中央 2 观察双缝干涉图样 1 调节单缝的位置 使单缝和双缝间距离保持在5 10cm 使缝相互平行 中心大致位于遮光筒的轴线上 这时通过测量头上的目镜观察干涉条纹 若干涉条纹不清晰 可通过遮光筒上的调节长杆轻轻拨动双缝 即可使干涉条纹清晰明亮 在屏上就会看到白光的双缝干涉图样 2 将红色 或绿色 滤光片套在单缝前面 通过目镜可看到单色光的双缝干涉条纹 3 改变滤光片和双缝 观察干涉图样的变化 3 测量单色光波长 1 转动测量头上的手轮 使分划板中心刻线对齐某一条亮条纹中心 记下手轮上的读数a1 转动手轮 使分划板中心刻线对齐另一条亮条纹中心 记下手轮上的读数a2 2 测出n条亮纹间的距离a a2 a1 进而求出相邻两条亮条纹间距离 y 3 双缝间的距离d是已知的 双缝到屏的距离l用米尺测出 利用表达式 求单色光的波长 4 换用不同颜色的滤光片重复上述步骤 并求出相应的波长 1 刻度尺和测量头出现的读数误差对实验结果的影响很大 因此采取多测几条条纹间距和多次测量取平均值的办法减小误差 2 单缝 双缝不是严格相互平行 其中心没有位于遮光筒的轴线上以及单缝到双缝的距离不是严格相等造成误差 应尽量把单缝 双缝调平行 调节单缝到双缝的距离相等并使它们的中心大致位于遮光筒的轴线上 1 爱护仪器 双缝干涉仪是比较精密的实验仪器 使用时应注意 1 要轻拿轻放 2 不要随便拆分遮光筒 测量头等元件 3 滤光片 单缝 双缝 目镜等会粘附灰尘 应该用擦镜纸轻轻擦拭 不要用其他物品擦拭或用口吹气除尘 2 光源灯丝最好为线状灯丝 并与单缝平行且靠近 3 实验时应调整光源 单缝 双缝和光屏 测量头共轴 单缝和双缝安装时应竖直且相互平行 遮光筒的轴线要与光具座导轨平行 若不共轴或单缝与双缝不平行则会引起干涉条纹亮度小 不清晰 不便于观察和测量 4 分划板上的刻线应与干涉条纹的亮 暗 线平行 否则会增大测量结果的误差 5 双缝 测量头安装到遮光筒上时要装到底 使各部件的定位面紧密吻合 否则影响测量结果 为增加实验的可见性的效果 在光源和滤光片间增加一个凸透镜 有条件的学校用氦氖激光器作光源 在暗室的墙壁或屏幕上完成该实验 热点一双缝干涉图样的观察 例证1 用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样 双缝之间的距离是0 20mm 用的是绿色滤光片 在毛玻璃屏上可以看到绿色干涉条纹 问 1 毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直还是平行 2 如果把毛玻璃屏向远离双缝方向移动 相邻两亮条纹中心的距离如何变化 3 如果把光源与单缝向双缝方向移动 相邻两亮条纹中心的距离如何变化 4 如果把绿色滤光片换为红色 相邻两亮条纹中心的距离增大了 说明哪种色光波长长 5 如果改用间距是0 25mm的双缝 相邻两亮条纹中心的距离如何变化 规范解答 由光的干涉原理可知 干涉条纹与双缝平行 由 y 可知相邻两亮条纹中心距离 y与l d 有关 与其他因素无关 因此把毛玻璃屏向远离双缝方向移动 l变大 相邻两亮条纹中心距离变大 光源与单缝向双缝方向移动 相邻两亮条纹中心距离不变 相邻两亮条纹中心的距离增大 说明红光波长长 改用间距是0 25mm的双缝 d增大 相邻两亮条纹中心距离变小 答案 1 平行 2 变大 3 不变 4 红光 5 变小 热点二装置的安装与调试原理的考查 例证2 1 如图甲所示 在 用双缝干涉测光的波长 实验中 光具座上放置的光学元件依次为 光源 遮光筒 光屏 对于某种单色光 为增加相邻亮纹 暗纹 间的距离 可采取 或 的方法 2 如果将灯泡换成激光光源 该实验照样可以完成 这时可以去掉的部件是 填数字代号 3 转动测量头的手轮 使分划板中心刻线对准第1条亮纹 读出手轮的读数如图乙所示 继续转动手轮 使分划板中心刻线对准第10条亮纹 读出手轮的读数如图丙所示 则两条纹的间距是 mm 4 如果已经量得双缝的间距是0 30mm 双缝和光屏之间的距离是900mm 则待测光的波长是 m 取三位有效数字 规范解答 1 依据各元件的作用和实验要求可知光具座上放置的光学元件依次为光源 滤光片 单缝 双缝 遮光筒和光屏 因此 滤光片 单缝 双缝 据 y 可知对于某种单色光 一定 要增加相邻亮纹 暗纹 间的距离 可采取增大双缝与屏之间的距离l或减小双缝的距离d 2 由于激光的单色性和相干性好 因此可以去掉的部件是滤光片和单缝 3 由图乙得读数是0 045mm 由图丙得读数是14 535mm 因此 4 由 y 得 5 37 10 4mm 5 37 10 7m 答案 1 滤光片单缝双缝增大双缝与屏之间的距离l减小双缝的距离d 2 3 1 610 4 5 37 10 7 1 在做双缝干涉实验时 若在双缝前后各放置一个偏振片 当两个偏振片的透振方向相互垂直时 a 光屏上仍有干涉条纹 但亮条纹的亮度减小b 光屏上仍有干涉条纹 但亮条纹的亮度增大c 干涉条纹消失 但仍有光照射到光屏上d 干涉条纹消失 光屏上一片黑暗 解析 选c 若两个偏振片互相垂直 则振动方向垂直 不符合产生干涉的条件 因为产生干涉的条件是 频率相同 振动方向相同 故选c 2 2012 浦东模拟 在观察光的双缝干涉现象的实验中 1 将激光束照在如图所示的双缝上 在光屏上观察到的现象是图中的 2 换用间隙更小的双缝 保持双缝到光屏的距离不变 在光屏上观察到的条纹宽度将 保持双缝间隙不变 减小双缝到光屏的距离 在光屏上观察到的条纹宽度将 以上空格均选填 变宽 变窄 或 不变 解析 1 双缝干涉是等间距的条纹 故选a 2 据 y 可知换用间隙更小的双缝 条纹变宽 减小双缝到光屏的距离 条纹变窄 答案 1 a 2 变宽变窄 3 如图所示是利用双缝干涉测定单色光波长的实验装置 滤光片的作用是 单缝的作用是 双缝的作用是 单缝和双缝之间的方向关系是 解析 滤光片的作用是获得单色光 单缝的作用是产生线光源 双缝的作用是产生相干光源 单缝和双缝之间的方向关系是平行 答案 获得单色光产生线光源产生相干光源平行 4 2012 福建高考 在 用双缝干涉测光的波长 实验中 实验装置如图 1 下列说法哪一个是错误的 填选项前的字母 a 调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时 应放上单缝和双缝 b 测量某条干涉亮纹位置时 应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐c 为了减少测量误差 可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a 求出相邻两条亮纹间距 x 2 测量某亮纹位置时 手轮上的示数如图 其示数为 mm 解析 1 应先调节光源高度 遮光筒中心及光屏中心后再放上单 双缝 a选项不正确 目镜分划板中心应与亮纹中心对齐 使得移动过程测出的条纹间距较为准确 b选项正确 目镜移过n条亮纹 则亮条纹间距 x c选项正确 故选a 2 主尺读数是1 5mm 螺旋读数是47 0 0 01mm 因此示数为1 970mm 答案 1 a 2 1 970 5 2012 合肥模拟 在 用双缝干涉测光的波长 实验中 将双缝干涉实验仪按照要求安装在光具座上 如图甲所示 从仪器注明的规格可知 像屏与双缝屏间的距离l 600mm 选用缝间距d 0 20mm的双缝屏 调整实验装置 观察到双缝干涉条纹 1 选用带有游标尺的测量头 如图乙所示 测量相邻两条亮条纹间的距离 转动测量头的手轮 使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹 将这一条纹选定为第1亮条纹 的中心 此时游标尺上的示数为a1 1 15mm 继续转动测量头的手轮 使分划板的中心刻线对齐第6亮条纹的中心 此时游标尺上的示数情况如图丙所