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

第五章光的波动性 5 2实验探究 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 2 知道影响干涉条纹间距的因素 3 观察白光及单色光的干涉图样 4 能够利用双缝干涉实验测量单色光的波长 学习目标定位 知识储备区 1 2 透镜单缝双缝测量头3 知识链接 1 亮明暗相间2 0 7758 473 新知呈现 学习探究区 一 实验原理 二 实验步骤 三 注意事项 四 误差分析 一 实验原理 返回 1 观察干涉图样 光源发出的光经成为单色光 单色光通过后相当于线光源 经产生稳定的干涉图样 通过屏可以观察到的干涉条纹 如果用白光通过双缝可以观察到条纹 2 测量光的波长 若双缝到屏的距离用l表示 双缝间的距离用d表示 相邻亮条纹间的距离用 x表示 则入射光的波长为 实验中d是已知的 测出l x即可测出光的波长 滤光片 单缝 双缝 明暗相间 彩色 二 实验步骤 返回 如图3所示为安装仪器示意图 图31 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 再装好单缝管 垂直 二 实验步骤 3 让灯泡灯丝及透镜中心与单缝中心 灯丝与单缝之间的距离约为25cm 点亮灯泡 上下或左右调节灯泡 使灯丝的放大像及缩小像均成在 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 直至看到白光的干涉条纹最清晰 返回 等高 单缝中心 平行 二 实验步骤 5 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或的干涉条纹 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 固定好测量头后即可进行测量 6 先移动测量头上的手轮 把分划线对准最左边的一条干涉亮条纹或者暗条纹 并记下它在游标尺上的读数x1 然后转动手轮 把分划线移向右边 并对准第n条 一般n可取7左右 干涉亮条纹或暗条纹 这时游标尺的读数为xn 则相邻两条亮条纹或暗条纹之间的距离为 x 返回 红黑相间 绿黑相间 平行 二 实验步骤 待测的光波波长为 式中d为 其数值刻在双缝座上 一块为0 250mm 另一块为0 200mm l为双缝至光屏 即分划板 之间的距离 当遮光管未接长管时 l 600mm 当遮光管接上长管后 l 700mm 7 改变双缝间的距离d 重复上面步骤再测量一次 返回 双缝中心距离 三 注意事项 返回 1 单缝 双缝应相互平行 其中心大致位于遮光筒的中心轴线上 双缝到单缝的距离应相等 2 测双缝到屏的距离l时用毫米刻度尺多次测量取平均值 3 测条纹间距 x时 用测量头测出n条亮条纹间的距离a 求出相邻两条亮条纹间的距离 x 四 误差分析 返回 实验中的双缝间距d是器材本身给出的 因此本实验要注意 x的测量 光波的波长很小 x的测量对波长的影响很大 x利用测量头测量 可利用 累积法 测n条亮条纹间的距离a 再求 x 并且采用多次测量求 x的平均值的方法进一步减小误差 四 误差分析 返回 返回 典例精析 例1如图4所示的双缝干涉实验 用绿光照射单缝s时 在光屏p上观察到干涉条纹 要得到相邻条纹间距更大的干涉图样 可以 红 绿 紫 a 增大s1与s2的间距b 减小双缝屏到光屏的距离c 将绿光换为红光d 将绿光换为紫光 图4 返回 典例精析 解析在双缝干涉实验中 相邻两个亮条纹 或暗条纹 间的中心间距 x 要想增大条纹间距 可以减小两缝间距d 或者增大双缝屏到光屏的距离l 或者换用波长更长的光做实验 由此可知 选项c正确 选项a b d错误 答案c 返回 典例精析 例2在 用双缝干涉测量光的波长 的实验中 装置如图5所示 双缝间的距离d 3mm 图5 1 若测定红光的波长 应选用 色的滤光片 实验时需要测定的物理量有 和 返回 典例精析 2 若测得双缝与屏之间的距离为0 70m 通过测量头 与螺旋测微器原理相似 手轮转动一周 分划板前进或后退0 500mm 观察第1条亮条纹的位置如图6甲所示 观察第5条亮条纹的位置如图乙所示 则可求出红光的波长 m 图6 返回 典例精析 解析 1 由于测量红光的波长 因此用红色滤光片 由 x 可知要想测 必须测定双缝到屏的距离l和条纹间距 x 2 由测量头的数据可知a1 0 a2 0 640mm 答案见解析 返回 典例精析 例3 2014 全国大纲 17 在双缝干涉实验中 一钠灯发出的波长为589nm的光 在距双缝1 00m的屏上形成干涉图样 图样上相邻两明纹中心间距为0 350cm 则双缝的间距为 a 2 06 10 7mb 2 06 10 4mc 1 68 10 4md 1 68 10 3m解析在双缝干涉实验中 相邻明条纹间距 x 双缝间距d与双缝到屏的距离l间的关系为 x 则双缝间距d m 1 68 10 4m c 自我检测区 1 2 3 1 某同学在做双缝干涉实验时 按装置图安装好实验装置 在光屏上却观察不到干涉图样 这可能是由于 a 光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致 相差较大b 没有安装滤光片c 单缝与双缝不平行d 光源发出的光束太强 1 2 3 解析安装实验器材时要注意 光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合 光源与光屏正面相对 滤光片 单缝和双缝要在同一高度 中心位置在遮光筒轴线上 单缝与双缝要相互平行 才能使实验成功 当然还要使光源发出的光束不致太暗 综上所述 可知选项a c正确 答案ac 1 2 3 2 双缝干涉实验中 要使屏上单色光的干涉条纹之间的距离变宽 可采取以下办法 1 2 3 为测量红光的波长 现测得屏上6条亮条纹间的距离为7 5mm 已知双缝间的距离为0 5mm 双缝到光屏的距离为1m 则此红光的波长为 解析在双缝干涉实验中 根据公式 x 可知 要使屏上单色光的干涉条纹之间的距离变宽 可以采取的办法是 1 使用波长 较长的单色光 2 增加双缝到光屏间距离或选用较长的遮光管 1 2 3 3 减小双缝之间的距离 根据测量值 计算相邻条纹间的距离 再代入公式 求得红光的波长为 7 5 10 7m 答案见解析 1 2 3 3 在 双缝干涉测光的波长 实验中 调节分划板的位置 使分划板的中心刻线对齐中央明条纹的中心 此