高中物理 第十三章 光 13.4 实验 用双缝干涉测量光的波长课件 新人教版选修34.ppt

4 实验 用双缝干涉测量光的波长 1 了解 用双缝干涉测量光的波长 的实验原理 知道影响干涉条纹宽度的因素 2 经历用双缝干涉测量光的波长的实验过程 加深对双缝干涉图样的认识和理解 加强合作意识 1 2 1 观察双缝干涉图样 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遮光筒的轴线射到光屏上 4 安装双缝和单缝 使光源 单缝及双缝的中心大致位于遮光筒的中心轴线上 使双缝与单缝的缝平行 二者间距约5 10cm 这时 可观察到白光的干涉条纹 5 在单缝和光源间放上滤光片 观察单色光的干涉条纹 1 2 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纹中心时 记下手轮上的读数a1 转动手轮 使分划板中心刻线移动至另一条亮纹的中心时 记下此时手轮上的读数a2 并记下两次测量时移过的条纹数n 则相邻两亮 3 用刻度尺测量双缝到毛玻璃屏间的距离l d是已知的 5 换用不同滤光片 重复实验 1 2 本实验中为什么不直接测 x 提示 由于光的波长很小 实验中条纹间距很小 无法直接测出 只能先测出n个条纹间距 再求相邻亮条纹间的距离 一 二 三 一 实验原理光波波长很小 x l的测量对波长 的影响很大 l用毫米刻度尺测量 x用测量头上的游标尺测量 可测多条亮条纹间距离再求 x 采用多次测量求 的平均值法 可减小误差 实验原理分析 如图所示 电灯发出的光 经过滤光片后变成单色光 把单缝s照亮 这时单缝s相当于一单色光源 它又把双缝s1和s2照亮 s1 s2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源 透过s1 s2双缝的单色光波在屏上相遇并叠加 s1 s2到屏上p点的路程分别是r1 r2 两列光波传到p的路程差 r r1 r2 设光波波长为 一 二 三 一 二 三 两条相邻的亮 暗 条纹间的距离 x用测量头测出 测量头由分划板 目镜 手轮等构成 如图甲所示 转动手轮 分划板会左 右移动 测量时 应使分划板中心刻线对齐亮条纹的中心 如图乙所示 记下此时手轮上的读数a1 转动手轮 使分划板向一侧移动 当分划板中心刻线对齐另一条相邻的亮条纹的中心时 记下手轮上的刻度数a2 两次读数之差就是相邻两条亮条纹间的距离 即 x a1 a2 x很小 直接测量时相对误差较大 通常测出n条亮条纹间的距离a 再推算相邻两条亮 暗 条纹间的距 一 二 三 特别警示计算相邻亮条纹的距离时要用n条亮条纹的距离a除以亮条纹间距个数 n 1 为了减小误差 实验中 x l都应测量多组数据 最后求 的平均值 一 二 三 二 实验注意事项1 调节双缝干涉仪时 要注意调节光源的高度 使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮 2 放置单缝和双缝时 缝要相互平行 中心大致位于遮光筒的轴线上 3 调节测量头时 应使分划板中心刻线对齐条纹的中心 记下此时手轮上的读数 转动测量头 使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心 记下此时手轮上的读数 两次读数之差就表示这两条条纹间的距离 4 不要直接测 x 要测几个条纹的间距计算出 x 这样可减小误差 5 白光的干涉观察到的是彩色条纹 其中白色在中央 红色在最外层 一 二 三 特别警示在实验中有时照在光屏上的光很弱 主要原因是灯丝与单缝 双缝 测量头与遮光筒不共轴线 干涉条纹不清晰一般是单缝与双缝不平行所致 故应正确调节 一 二 三 三 双缝干涉图样的特点1 单色光的干涉图样 若用单色光作光源 则干涉条纹是明暗相间的条纹 且条纹间距相等 中央为亮条纹 两相邻亮纹 或暗纹 间距离与光的波长有关 波长越长 条纹间距越大 一 二 三 2 白光的干涉图样 若用白光作光源 则干涉条纹是彩色条纹 且中央条纹是白色的 这是因为 1 从双缝射出的两列光波中 各种色光都能形成明暗相间的条纹 各种色光都在中央亮纹处形成亮条纹 从而复合成白色条纹 2 两侧条纹间距与各色光的波长成正比 即红光的亮条纹间距宽度最大 紫光的亮条纹间距宽度最小 即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合 这样便形成了彩色干涉条纹 特别警示用白光做干涉实验 从红光到紫光其波长由大到小 它们的干涉条纹间距也是从大到小 屏中央各色光都得到加强 复合成白色 但两侧因条纹间距不同而分开成彩色 而且同一级条纹内紫外红 类型一 类型二 光的干涉条件及现象 例1 如图所示 用单色光做双缝干涉实验时 p处为第二条亮条纹 改用频率较高的单色光重做实验 其他条件不变 时 则第二条亮条纹的位置 a 仍在p处b 在p点上方c 在p点下方d 要将屏向双缝方向移近一些才能看到亮条纹 类型一 类型二 类型一 类型二 题后反思影响两相邻亮条纹间距的因素有入射光的波长 双缝间距离d 双缝到光屏的距离l 触类旁通例1中 若将屏移到远处 即双缝到屏间距离增大 其他条件不变 则结果如何 类型一 类型二 双缝干涉实验测量光波波长 例2 在用双缝干涉测光的波长的实验中 已知双缝到光屏之间的距离是600mm 双缝之间的距离是0 20mm 单缝到双缝之间的距离是100mm 某同学在用测量头测量时 先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮条纹 记作第1条 的中心 这时手轮上的示数如图甲所示 然后他转动测量头 使分划板中心刻线对准第7条亮条纹的中心 这时手轮上的示数如图乙所示 这两次示数依次为mm和mm 由此可以计算出本实验所用的单色光的波长为nm 类型一 类型二 点拨 熟练 准确地读取游标卡尺 螺旋测微器的示数是完成本实验的重要基本功 解析 测量头为螺旋测微器 题图甲示数为a1