高考物理一轮复习 实验15 用双缝干涉测光的波长课件.ppt

实验15用双缝干涉测光的波长 2 一 实验目的1 观察单色光的双缝干涉图样 2 测定单色光的波长 二 实验原理如图甲所示 电灯发出的光 经过滤光片后变成单色光 再经过单缝s时发生衍射 这时单缝s相当于一个单色光源 衍射光波同时到达双缝s1和s2之后 再次发生衍射 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点的路程分别为r1 r2 两列光波传到p的路程差 x r1 r2 设光波波长为 3 4 两条相邻明 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 如图乙所示 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条纹的中心 如图丙所示 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条纹中心时 记下手轮上的刻度数a2 两次读数之差就是这两条条纹间的距离 即 x a1 a2 5 三 实验器材光具座 光源 学生电源 导线 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 毛玻璃屏 测量头 刻度尺 6 四 实验步骤1 安装仪器 1 将光源 遮光筒 毛玻璃屏依次安放在光具座上 2 接好光源 打开开关 使白炽灯正常发光 调节各部件的高度 使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏 3 安装单缝和双缝 中心位于遮光筒的轴线上 使双缝和单缝的缝平行 7 2 观察与记录 1 调单缝与双缝间距为5 10cm时 观察白光的干涉条纹 2 在单缝和光源间放上滤光片 观察单色光的干涉条纹 3 调节测量头 使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心 记下手轮上的读数a1 转动手轮 使分划板向一侧移动 当分划板中心刻度线与第n条相邻的明条纹中心对齐时 记下手轮上的刻度数a2 则相邻两条纹间的距离 4 换用不同的滤光片 测量其他色光的波长 3 数据处理 用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l 由公式计算波长 重复测量 计算 求出波长的平均值 8 五 数据处理 9 六 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和条纹的中心对齐 记清此时手轮上的读数 转动测量头 使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐 记下此时手轮上的读数 两次读数之差就表示这两个条纹间的距离 4 不要直接测 x 要测几个条纹的间距 计算得 x 这样可以减小误差 5 白光的干涉观察到的是彩色条纹 其中白色在中央 红色在最外边 10 考点一 考点二 实验原理与操作例1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 e d b a 11 考点一 考点二 2 本实验的步骤 取下遮光筒左侧的元件 调节光源高度 使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮 按合理的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 用刻度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 测量数条亮纹间的距离 在操作步骤 时还应注意放置单缝 双缝时 必须使缝平行和单缝 双缝间的距离要适当 12 考点一 考点二 解析 1 滤光片e可以从白光中选出单色红光 单缝d是获取线光源 双缝b是获得相干光源 最后成像在毛玻璃屏a上 所以排列顺序为c e d b a 2 在操作步骤 时应注意的事项 放置单缝 双缝时 必须使缝平行 单缝 双缝间的距离要适当 要保证光源 滤光片 单缝 双缝和光屏的中心在同一轴线上 13 考点一 考点二 数据处理与误差分析例2在 用双缝干涉测光的波长 实验中 1 将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐 将该亮条纹定为第1条亮条纹 此时手轮上的示数如图甲所示 然后同方向转动测量头 使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐 记下此时图乙中手轮上的示数为13 870mm 求得相邻亮条纹的间距 x为2 310mm 2 已知双缝间距d为2 0 10 4m 测得双缝到屏的距离l为0 700m 由计算式 求得所测红光波长为660nm 14 考点一 考点二 15 考点一 考点二 规律总结 用双缝干涉测光的波长 问题的解决方法 16 考点一 考点二 17 1 2 3 1 在 用双缝干涉测光的波长 实验中 实验装置如图甲所示 1 下列说法哪一个是错误的a 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条纹的中心对齐c 为了减少测量误差 可用测微目镜测出n条亮条纹间的距离a 求出相邻两条亮条纹间距 18 1 2 3 2 测量某亮条纹位置时 手轮上的示数如图乙所示 其示数为1 970mm 19 1 2 3 解析 1 放上单缝和双缝后 由于发生干涉现象无法调节光源的高度 故a选项错误 2 按读数规则 读出示数为1 5mm 47 0 0 01mm 1 970mm 20 1 2 3 2 多选 利用双缝干涉仪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 答案 解析 21 1 2 3 3 在 用双缝干涉测光的波长 实验中 1 实验装置采用双缝干涉仪 它由各部分光学元件在光具座上组成 现准备了下列仪器 a 光源 b 双缝片 c 单缝片 d 滤光片 e 光屏 其中双缝片和光屏连在遮光筒上 把以上仪器安装在光具座上时 正确的排列顺序是adcbe 或ebcda 22 1 2 3 2 多选 关于本实验 正确的说法是 acd a 实验时应调节各器件共轴 并且单缝和双缝的缝应相互平行b 观察到的白光的干涉图样 可以看到彩色的干涉条纹 中央为一条白亮的零级干涉条纹 彩色条纹的排列 以零级亮条纹为中心左右对称 在第一级亮条纹中紫色在最外侧c 看到白光的干涉条纹后 在单缝前面放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 且红条纹的间距比绿条纹的间距大d 测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数 23 1 2 3 解析 1 双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确顺序为光源 滤光片 单缝片 双缝片 光屏 或把它们全部倒过来也可 因此 答案为ad