福建省高中物理第一轮总复习 第12章第5课时 实验：用双缝干涉测光的波长课件鲁科版 新课标.ppt

实验：用双缝干涉测光的波长,第十二章,1.实验目的(1)了解光波产生稳定的干涉现象的条件.(2)观察白光及单色光的双缝干涉图样.(3)测定单色光的波长.,2.实验原理(1)光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光经过单缝后，相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，我们通过光屏可以观察到明暗相间的干涉条纹，若用白光照射，通过两狭缝可以在光屏上观察到彩色条纹.(2)根据=可以计算出单色光的波长，公式中d为双缝间距离，x为相邻两条亮纹间的距离，l为双缝屏到像屏之间的距离，实验中d一般是已知的，所以测出l、x即可测出光的波长.,x的测量可用测量头完成，如图12-5-1，测量头由分划板、目镜、手轮等构成.通过测量头可清晰看到干涉条纹，分划板上中心有刻线，以此作标准，并根据手轮的读数可求得x，由于x较小，可测出n条亮(或暗)条纹的间距a，则相邻明纹间距离x=.,图12-5-1,3.实验器材双缝干涉仪：包括光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏、光具座、测量头及刻度尺等.4.实验步骤(1)观察双缝干涉图样将实验所需的器材按顺序安装在光具座上.,把直径约10cm，长约1m的遮光筒水平放在光具座上；筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏.(装置如图12-5-2),图12-5-2,取下双缝，打开光源，调节光源的高度，使光线能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮.放好单缝和双缝，单缝和双缝间距离约为5cm10cm，并使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上.通过测量头观察屏上出现的白光的干涉图样.在单缝和光源之间放上滤光片，观察单色光的干涉图样.,(2)测定单色光的波长用米尺测出屏到双缝的距离l.转动手轮，分划板移动到使分划板中心刻线与条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数为亮纹1的位置，示意图如图12-5-3.,图12-5-3,转动手轮，使分划板中心刻线对准另一条纹的中心，记下此时手轮上的读数，即为条纹n的位置，两次读数之差为这两条条纹间的距离a.相邻亮纹间距x=代入=(其中d在双缝上已标出)即可求得光波波长.换用不同滤光片，重复实验测量其他单色光的波长.,5.注意事项(1)放置单缝和双缝时，必须使缝平行，间距大约5cm10cm.(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单缝与双缝不平行所致.,用双缝干涉测光的波长用双缝干涉测光的波长，实验中采用双缝干涉仪,它包括以下元件a.白炽灯b.单缝c.光屏d.双缝e.滤光片(其中双缝和光屏连在遮光筒上),(1)把以上元件安装在光具座(如图12-5-4所示)上，正确的排列顺序是：,图12-5-4,(2)正确调节后，测得各器材间的距离l1=0.01m,l2=0.01m,l3=0.8m,双缝间的距离d=0.3mm.通过测量头(与螺旋测微器原理相似，转动手轮一周，分划板前进或后退0.500mm)，观察标记为第1条亮条纹的位置如图12-5-5(a)所示，观察标记为第5条亮条纹的位置如图12-5-5(b)所示,则相邻两条亮条纹的间距x=mm，由上述数值可求得此单色光的波长为m.,图12-5-5,(1)元件安装在光具座上，正确的排列顺序是a(白炽灯)、e(滤光片)、b(单缝)、d(双缝)、c(光屏)；这种安装可以在光屏上看到干涉图样.(2)由图可知，4x=6.40mm，x=1.60mm由=dx/l3=6.010-7m.,变式训练1:如图12-5-6所示，在用双缝干涉测光的波长实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、遮光筒、光屏.对于某种单色光，为增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取或的方法.,图12-5-6,解析：用双缝干涉测光的波长的实验，是利用光的双缝干涉现象产生的条纹，通过测量条纹的宽度进行波长的测量，条纹宽度d与其他因素的关系为dx=l，l为双缝到屏的距离，d为双缝间距离，l为光的波长由此可见，各空的答案为：滤光片；单缝；双缝；减小双缝间距离；增大双缝到屏的距离,利用双缝干涉测定光的波长实验中，取双缝间距d=0.5mm,双缝到光屏间距离l=0.5m,用某种单色光照射双缝得到干涉图样如图12-5-7(a)所示，分划板在图中a、b位置时游标卡尺读数如图12-5-7(b)所示，则计算单色光的波长公式为,单色光的波长为.,图12-5-7,在利用双缝干涉测定光的波长实验中,分划板上的刻度可以确定相邻条纹的间距的大小,可以从游标尺的刻度的读数获得条纹间距,再求出波长.(1)由光的双缝干涉的理论可以知道,计算单色光的波长公式为=dx/l,可见,波长与双缝间距、双缝与光屏间距离及条纹间距有关.,(2)由a位置和b位置的读数可知,条纹间距为x=10-3m=10-4m=m=6.4310-7m本题解答的关键是条纹间距的确定,要注意a和b之间共有7个条纹间距.,变式训练2：用白光做双缝干涉实验时，得到彩色的干涉条纹，下列正确的说法是()a干涉图样的中央亮纹是紫色的b在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹c在靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹d在靠近中央亮纹两侧最先出现的彩色条纹的颜色与双缝间距离有关,解析：白光是各种不同色光组成的复色光，光屏中央到两狭缝距离相等，各色光经双缝到达光屏中央的路程差为零，在光屏中央均出现亮纹，各色光复合成白光，所以中央亮纹为白色；由dx=l可知，不同色光的干涉条纹间距dx随波长的增大而增大，紫光的波长最短，所以靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹，选项c是正确的,基础训练,1.单色光照射双缝，双缝间距为0.6mm，双缝到屏幕的距离为1.5m，今测得屏幕上7条亮纹之间的距离为9mm，则此单色光的波长为_m.,基础训练,2.如图1258为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大可改用波长更_(填“长”或“短”)的单色光，或是使双缝与光屏间的距离_(填“增大”或“减小”),增大,图1258,长,基础训练,3.利用图1252中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法：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e去掉滤光片后，干涉现象消失其中正确的是_.,基础训练,解析：由双缝干涉实验中相邻两条亮纹之间的距离公式：dx=l知，当l变小，dx变小，a正确；红光的波长大于蓝光，由l红l蓝，可得换了红色的滤光片后dx变大，b正确；由上式知dx跟单缝和双缝之间的距离无关，c不正确；当d变大，dx变小，d正确；去掉滤光片后，复色光(白光)在屏上将出现彩色的干涉条纹，e错,基础训练,4.某学生在观察双缝干涉现象的实验中，分别用红色、绿色、紫色三种单色光做实验，经同一干涉仪观察到如图1259所示的明显干涉条纹，那么(a)、(b)、(c)依次表示的颜色是()a红色绿色紫色b红色紫色绿色c紫色绿色红色d绿色紫色红色,图1259,d,基础训练,5.已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光()a在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大b以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大c从该玻璃中射入空气发生全反射时，红光临界角较大d用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大,基础训练,基础训练,6.测量头由_、_、_等构成，测量时应使其中心刻线对齐条纹中心并记下此时_，转动测量头，使分划板中心刻线对齐_，记下此时手轮上的读数两次读数之差表示这两个条纹间的距离,分划板,目镜,手轮,手轮上的读数,另一条纹中心,基础训练,7.本实验中为了减少实验误差，可采取的办法是()a减小屏到双缝的距离b换用不同的滤光片进行多次测量取平均值c增大缝的宽度d测出多条亮纹之