2019版高三物理一轮复习：实验19双缝干涉测光的波长大纲版ppt课件

1、实验十九实验十九 双缝干涉测光的波长双缝干涉测光的波长基础知识(一)实验目的:通过本实验,我们可以了解光波产生稳定的干涉现象的条件,观察白光及单色光的双缝干涉图样,并测定单色光的波长.(二)实验装置及器材: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,如下图. (三)实验原理:根据公式= 可计算波长.双缝间的距离d是已知的,双缝到屏的距离l可以用米尺测出,相邻两条亮(暗)纹间的距离x用测量头(如下图)测出d xl(四)实验步骤:1.测量时,应使分划板中心刻线对齐条纹的中心(如下图),记下此时手轮上的读数.2.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.3.

2、两次读数之差就表示这两条条纹间的距离.4.测出n条亮(暗)纹间的距离a,则相邻两条亮(暗)纹间的距离x=a/(n-1)换用不同颜色的滤光片,观察干涉条纹间的距离有什么变化,并求出相应的波长.(1)5.x,6.,laddnl 由公式得重复上述实验步骤 求出 的平均值解题技法一实验注意事项技法讲解为了减小实验测量的偶然误差,测条纹间距x时,用测量头测出n条亮(暗)纹间的距离a,求出相邻的两条明(暗)纹间的距离x= .测量方法如下:如下图,转动测量头上的手轮把分划板上的中心刻线对准视场左边的某一条亮(暗)纹中心,记下此时手轮上的读数x0(有些干涉仪上是游标卡尺的读数),然后再转动手轮,把分划板向右移

3、动,使中心刻线对齐第n条亮纹中心,记下此时手轮上的读数xb,则有:a=xb-x0,x=1an01bxxn典例剖析【例1】 用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间距离d=0.20 mm,双缝到毛玻璃屏间的距离为L=75.0 cm,如图(a)所示,实验时先转动如图(b)所示的测量头上的手轮,使与卡尺游标相连的分划线对准如图(c)所示的第1条明条纹,此时卡尺的主尺和游标的位置如图(e)所示,则游标尺上的读数x1=_mm,然后再转动,直到对准第5条明条纹,如图(d)所示,此时卡尺的主尺和游标的位置如图(f)所示,则游标卡尺上的读数x2=_mm,由以上已知数据和测量数据,则该单色光的波长是_mm.12

4、124x0.2 mm,x9.6 mm9.4149.4 0 xmmmm6.3 10 m.24 750mxxnx dL 解析由游标卡尺读数规则读出答案答案 0.2 9.6 6.310-4二实验装置如何调节技法讲解“用双缝干涉测光的波长的实验中,实验装置的调节是做好实验的前提条件,所以要仔细调节.具体做法是:(1)实验时应调整光源 单缝 双缝和光屏 目镜或测量头共轴,单缝和双缝安装时应呈竖直方向且相互平行,遮光筒的轴线要与光具座导轨平行,若不共轴或单缝与双缝不平行则会引起干涉条纹亮度小 不清晰,不便观察和测量. (2)分划板上的刻线应与干涉条纹的亮(暗)线平行,否则会增大测量结果的误差.(3)双缝

5、测量头及接长管安装到遮光筒上时要装到底,使各部件的定位面紧密吻合.否则影响测量结果.典例剖析【例2】 在“用双缝干涉测光的波长的实验中(1)某同学以线状白炽灯为光源,对实验装置进行调节并观察了实验现象后,总结出以下几点:a.灯丝与单缝和双缝必须平行放置b.干涉条纹与双缝垂直c.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关d.干涉条纹间距与光的波长有关以上几点中,你认为正确的是_;a、d (2)如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上,如下图,则在这种情况下来测量干涉条纹的间距x时,测量值_实验值.(填“大于”“小于或“等于”)大于 解析 (1)为了获得清晰的干涉条纹,a正确.由干涉现象可知干

6、涉条纹与双缝平行,b错误.干涉条纹的疏密程度与光的波长,双缝到屏的距离L,双缝间距d有关,c错d正确.(2)若中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上,测n条亮纹间的距离就会比真实值偏大,条纹间距x= 就会偏大.1an随堂训练1.在双缝干涉实验中,设单缝宽度为h,双缝距离为d,双缝与屏距离为l,当采取下列四组数据中的哪一组时,可在光屏上观察到清晰可辨的干涉条纹( )A.h=1 cm,d=0.1 mm,l=1 mB.h=1 mm,d=0.1 mm,l=10 cmC.h=1 mm,d=10 cm,l=1 mD.h=1 mm,d=0.1 mm,l=1 m解析:在双缝干涉实验中,要得到清晰的干涉条纹,由x=

7、 可知,必须满足单缝宽度和双缝之间的距离都很小,双缝到屏的距离足够大,故正确选项为D.答案:Dld2.分别用红光和紫光在同一装置上进行双缝干涉实验,在屏上得到相邻的明条纹间的距离分别为x1和x2,那么( )A.x1x2C.若双缝间距离d减小,而其他条件保持不变,则x1增加D.若双缝间距离d减小,而其他条件保持不变,则x1不变解析:在双缝干涉实验中,相邻的两条明条纹之间距离x= ,红绿,x1x2,故B选项正确,A选项错误.又由x= 可知,在l、一定的条件下,d越小x越大,故C选项正确,D选项错误.ldld答案答案:BC3.用单色光做双缝干涉实验时,在屏上观察到明 暗相间的干涉条纹,如果用波长不同

8、的单色光分别照射到同一双缝时,则观察到的条纹间距是( )A.波长大的单色光相邻干涉条纹间的距离较大B.波长小的单色光相邻干涉条纹间的距离较大C.相邻两条明条纹间的距离大小与单色光的波长无关D.由同一单色光形成的同一干涉图样上,相邻明条纹(或暗条纹)之间的距离是相等的答案:AD4.在双缝干涉实验中,用黄色光得到一个干涉图样.若要使干涉条纹的间距变宽,可以采取的办法是( )A.换用绿色的滤光片B.换用红色的滤光片C.使光源发出的光更强一些D.使光屏向双缝靠近一些E.使双缝间距离变小些答案:BE5.用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示,已知单缝与双缝间的距离L1=100 mm,双缝与屏的距离L2=

9、700 mm,双缝间距d=0.25 mm,用测量头来测量亮纹中心的距离,测量头由分划板 目镜 手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准亮纹的中心(如下图),记下此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻度线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数. (1)若实验过程中分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时,手轮上的读数如图(甲)和(乙)所示,则对准第1条时的读数x1=_mm,对准第4条时的读数x2=_mm;(2)写出计算波长的表达式为_(用符号表示),计算值=_nm.2.1907.868 212()3d xxL676 21221212: 1,1x2 mm0

10、.01 19.0 mm2.190 mm;4x7.5 mm0.01 36.8 mm7.868 mm;214 1().3xxxxdaLnd xxL 解析手轮上的读数相当于螺旋测微器的读数方法 即第 条亮纹读数第 条亮纹读数由公式和得表达式点评:本题综合考查学生对实验原理的应用和实验数据的处理能力.注意手轮读数方法和对= 表达式中各物理量的理解,学会根据提供的信息建立物理量间的联系.212()3d xxL6.如下图,在“用双缝干涉测光的波长的实验中,光具座上放置的光学元件依次为_ 滤光片_ _ 遮光筒 光屏.对于某种单色光,为减小相邻亮纹(暗纹)间的距离,可采取_或_的方法.光源光源单缝单缝双缝双缝增大双缝间的距离增大双缝间的距离减小双缝到屏的距离减小双缝到屏的距离7.如下图,某同学在做“用双缝干涉测光的波长实验时,第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时(图1),游标卡尺的示数如图(3)所示,第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心时(图2),游标卡尺的示数如图(4)所示,已知