高三物理一轮复习 第10章 第7讲 实验十三：用双缝干涉测量光的波长课件（选修34）.ppt

浙江专用物理 第7讲实验十三 用双缝干涉测量光的波长 实验目的1 观察白光及单色光的双缝干涉图样 2 测定单色光的波长 实验原理单色光通过单缝后 经双缝产生稳定的干涉图样 图样中相邻两条亮 暗 纹间隔 x与双缝间距d 双缝到屏的距离l 单色光的波长 之间满足 d x l 实验器材双缝干涉仪 由光具座 光源 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 毛玻璃屏 测量头组成 学生电源 导线 刻度尺 实验步骤1 观察干涉条纹 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 二者间距约5 10cm 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 2 测定单色光的波长 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 用刻度尺测量双缝与光屏间的距离l d是已知的 4 重复测量 计算 求出波长的平均值 注意事项 1 双缝干涉仪是比较精密的仪器 应轻拿轻放 且注意保养 2 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 双缝的缝平行且间距适当 3 光源灯丝最好为线状灯丝 并与单缝平行且靠近 4 不要直接测 x 要测多个条纹的间距再计算 x 这样可以减小误差 误差分析1 使用测量头测量a1 a2易出现误差 这样造成了条纹间距 x的误差 2 用刻度尺测量l时 也容易出现误差 测量头的作用及正确使用方法测量头由分划板 目镜 手轮等构成 如图所示 它是专门用来测量两相 邻干涉条纹间距的工具 具体使用方法如下 转动手轮 分划板会左右移动 使分划板中心刻线对齐某条亮纹 记为第1条亮纹 的中心 记下此时手轮上的读数 转动手轮 使分划板中心刻线对齐另一条亮纹的中心 记为第n条亮纹 记下此时手轮上的读数 若两次读数之差为a 则相邻的两条干涉条纹间的距离为 x 手轮的刻度除了螺旋测微器性质的 还有游标卡尺性质的 在读数时一定要按相应的读数规则进行 1 用单色光做双缝干涉实验 下述说法正确的是 a 相邻干涉条纹之间的距离相等b 中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍c 屏与双缝之间的距离减小 则屏上条纹间的距离增大d 在实验装置不变的情况下 红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距 1 答案a相邻两条亮纹 或暗纹 间的距离 x 其中d为双缝间的距离 l为双缝到屏的距离 为光波波长 可见相邻干涉条纹之间的距离相等 l减小则 x减小 a正确 b c错误 因为 红 蓝 所以 x红 x蓝 故d也错误 2 分别使红光和紫光先后用同一装置进行双缝干涉实验 在屏上得到相邻的明条纹间的距离分别为 x1和 x2 则 a x1 x2c 若双缝间距d减小 而其他条件保持不变 则 x1增大d 若双缝间距d减小 而其他条件保持不变 则 x1不变 2 答案bc由公式 x 及 红 紫知 红光的条纹间距大于紫光的 b正确 当双缝间距d减小 其他条件不变时 条纹间距应增大 故c正确 3 用双缝干涉测光的波长的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 若实验过程中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条亮纹时的读数x1 mm 对准第4条亮纹时的读数x2 mm 2 计算波长 的表达式为 用符号表示 计算得 nm 丙 3 答案 1 2 1907 870 2 676解析 1 第1条亮纹对应的读数x1 2mm 0 01 19 0mm 2 190mm 第4条亮纹对应的读数x2 7 5mm 0 01 37 0mm 7 870mm 2 由公式 x和 x 得波长的表达式为 代入数据得 676nm 典例1用某种单色光做双缝干涉实验时 已知双缝间距d 0 25mm 双缝与毛玻璃屏间距离l的大小由图中毫米刻度尺读出 如图戊所示 实验时先移动测量头 如图甲所示 上的手轮 使分划线对准靠近最左边的一条明条纹 如图乙所示 并记下测量头的读数x1 如图丙所示 然后转动手轮 使分划线向右边移动 直到对准第7条明条纹并记下测量头读数x7 如图丁所示 由以上测量数据可求该单色光的波长 图示中双缝的位置l1 mm 毛玻璃屏的位置l2 mm 测量头的读数x1 mm 测量头的读数x7 mm 请用以上测量量及已知量的符号写出该单色光的波长 的表达式 解析毫米刻度尺精确到1mm 读数时应估读到0 1mm 测量头精确到 0 01mm 估读到0 001mm x1 30 0 0 01mm 0 300mm x7 14 5mm 20 0 0 01mm 14 700mm x l l2 l1 由 x 得 答案100 0938 50 30014 700 典例2在观察光的干涉现象的实验中 将两片刀片合在一起 在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝 按图所示的方法 让激光束通过自制的双缝 1 保持双缝到光屏的距离不变 使用不同间隙的双缝 双缝的间隙越小 屏上明暗相间的条纹间距 选填 越大 或 越小 2 保持双缝的间隙不变 光屏到双缝的距离越大 屏上明暗相间的条纹间距 选填 越大 或 越小 3 在双缝间的距离和双缝与屏的距离都不变的条件下 用不同颜色的光做实验 发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时 选填 大 或 小 解析 1 由 x 可知 d越小 x越大 2 由 x 可知 l越大 x越大 3 由 x 可知 因蓝色光的波长比红色光的波长小 故用蓝色光做实验时 的条纹间距比用红色光做实验时小 答案 1 越大 2 越大 3 小 典例3利用双缝干涉法测定光的波长实验中 双缝间距为d 0 4mm 双缝与光屏间的距离为l 0 5m 用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示 分划板在图中a b位置时游标卡尺读数也如图所示 则 1 分划板在图中a b位置时游标卡尺读数分别为xa mm xb mm 相邻两条纹间距 x mm 2 波长的表达式 用 x l d表示 该单色光的波长为 m 3 若