学粤教版选修34 4.5 用双缝干涉实验测定光的波长 课件（5)（34张）.ppt

第五节用双缝干涉测定光的波长 一 实验目的 1 观察双缝干涉的干涉图样2 测定单色光的波长 r2 r1 dsin x ltan lsin 当两列波的路程差为波长的整数倍 即dx l k k 0 1 2 时才会出现亮条纹 亮条纹位置为 x kl d 二 实验原理 即 相邻两个明 或暗 条纹间距离为 三 数据处理 n 5 x a n 1 n条亮条纹间的距离a 用累积法 减小偶然误差 条纹间距 四 实验装置 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 学生电源 导线 刻度尺等 五 实验器材 1 结构 由分划板 目镜 手轮等构成 六 测量头使用方法 2 使用方法 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 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 七 实验步骤 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5cm 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 3 用刻度尺测量双缝到光屏的距离l d已知 1 安装测量头 调节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至另一亮条纹的中央 记下此时手轮上的读数a2 该条纹记为第n条亮纹 4 改变d和l 重复测量 数据处理 1 条纹间距 2 波长 n条亮条纹间的距离a 八 注意事项1 放置单缝和双缝时 必须使缝平行 2 要保证光源 滤光片 单缝 双缝和光屏的中心在同一条轴线上 3 测量头的中心刻线要对应着亮 或暗 纹的中心 4 要多测几个亮纹 或暗纹 中心间的距离 再求 x 5 调节的基本依据是 照在像屏上的光很弱 主要原因是灯丝与单缝 双缝 测量头与遮光筒不共轴所致 干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行 3 分划板刻线与干涉条纹不平行 中心刻线没有恰好位于条纹中心 4 测量多条亮条纹间的距离时读数不准确 此间距中的条纹数未数清 九 误差分析1 双缝到屏的距离l的测量存在误差 2 测条纹间距 x带来的误差 1 干涉条纹没有调整到最清晰的程度 2 误认为 x为亮 暗 条纹的宽度 红光的条纹间距最大 紫光的最小 1 红光的波长最长 紫光的波长最短 2 波长越长 频率越小 波长越短 频率越大 3 光的颜色由频率决定 十 几种单色光的干涉条纹 练习 如图所示双缝干涉仪 其中a是白炽电灯 光源 b是滤光片 e是遮光筒 f是毛玻璃光屏 1 图中c是 d是 c d间距离大约是 cm 单缝 双缝 5 10cm 2 本实验的步骤有 取下遮光筒左侧的元件 调节光源高度 使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮 按合理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 用米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 和 单缝和双缝间距5cm 10cm 使单缝与双缝相互平行 练习 如图所示双缝干涉仪 其中a是白炽电灯 光源 b是滤光片 e是遮光筒 f是毛玻璃光屏 3 如果撤去滤光片b 在屏上看到的是 与d正中相对的位置出现的是 两侧是 4 如果把黄色滤光片换成绿色滤光片 在屏上观察到的条纹间距将变 5 计算光的波长的公式是 彩色干涉条纹 白色亮条纹 彩色条纹 变窄 d x l 6 如图所示 让一束单色光射到一个单孔屏时 光从小孔出来 射到两个小孔离得很近的双孔屏上 这时像屏上出现了明暗相间的干涉条纹 当移动像屏时 以下说法正确的是 a 当像屏向双孔屏略微移动时 像屏上的条纹变得模糊不清b 当像屏远离双孔屏略微移动时 像屏上的条纹变得模糊不清c 当像屏向双孔屏略微移动时 像屏上的条纹仍然清晰d 当像屏远离双孔屏略微移动时 像屏上的条纹仍然清晰 cd 练习 用螺旋测微器的测量头 调节分划板的位置 使分划板的中心刻线对齐第一条亮纹的中心 此时螺旋测微器的读数是 将中心刻线向一侧移动到第六条亮纹中心位置 读出的读数是4 158mm 相邻两条纹间距 x 2 已知双缝间距d 1 5mm 双缝到光屏的距离l 1 00m 波长 nm 1 758mm 0 480mm d x l 7 2 10 7m 练习 用游标卡尺 10分度 的测量头 调节分划板的位置 使分划板的中心刻线对齐第1条亮纹的中心 图b 此时读数是 将中心刻线向一侧移动到第6条亮纹中心位置 图c 读出的读数是 相邻两条纹间距 x 2 已知双缝间距d 0 2mm 双缝到光屏的距离l 0 60m 波长 nm 19 4mm 1 8mm d x l 6 0 10 7m 28 4mm 练习 用游标卡尺 10分度 的测量头 调节分划板的位置 使分划板的中心刻线对齐第1条亮纹的中心 图b 此时读数是 将中心刻线向一侧移动到第6条亮纹中心位置 图c 读出的读数是 相邻两条纹间距 x 2 已知双缝间距d 0 2mm 双缝到光屏的距离l 0 60m 波长 nm 19 4mm 1 8mm d x l 6 0 10 7m 28 4mm 练习 在 用双缝干涉测量光的波长 实验中 实验装置如图所示 1 以下几点中你认为正确的是 a 灯丝和单缝及双缝必须平行放置b 干涉条纹与双缝垂直c 干涉条纹疏密程度与双缝宽度有关d 干涉条纹间距与光的波长有关 acd 2 如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上 如图所示 则在这种情况下测量干涉条纹的间距 x时 测量值 实际值 填 大于 小于 或 等于 由几何知识可知测量头的读数大于条纹间的实际距离 若其他读数无误差 则波长测量值偏大 d x l 练习 在双缝干涉实验中 若单缝s从双缝s1 s2的中央对称轴的位置稍微向上移动 则 a 不会产生干涉条纹b 仍然产生干涉条纹 且中央亮纹p的位置不变c 仍然产生干涉条纹 中央亮纹p的位置略上移d 仍然产生干涉条纹 中央亮纹的位置略下移 d 游标卡尺的构造 1 50分度游标尺上每一个小等分的长度是 每一刻度比主尺的最小刻度相差 精度是 最大误差 估读到位 0 98mm 0 02mm 0 02mm 0 01mm 0 01mm 游标卡尺的测量精度 游标卡尺的测量范围约 主尺的最小分度是 十几厘米 1mm 3 10分度游标尺上每一个小等分的长度是 每一刻度比主尺的最小刻度相差 准确到 最大误差 估读到位 0 9mm 0 1mm 0 1mm 0 05mm 0 01mm 只需读到0 1mm 可不估读到0 01mm 2 20分度游标尺上每一个小等分的长度是 每一刻度比主尺的最小刻度相差 精度是 最大误差 估读到位 0 95mm 0 05mm 0 05mm 0 025mm 0 01mm 练习1 23 22mm 2 322cm 50分度游标卡尺 练习2 52 12mm 5 212cm 50分度