《实验：用双缝干涉测量光的波长》精品课件分析

1、红滤色片单缝双缝S1SS2屏幕不同颜色的光波长不不同颜色的光波长不同同亮条纹间距不同，波亮条纹间距不同，波长越长，条纹间距越长越长，条纹间距越大大单缝双缝S1SS2屏幕1 1、现象：、现象：中央为白色亮条纹中央为白色亮条纹明暗相间的彩色条纹明暗相间的彩色条纹干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的 白光的双缝干涉白光的双缝干涉 2 2、结论：、结论：由白光是由多种颜色的光组成，是复色光。发生干涉由白光是由多种颜色的光组成，是复色光。发生干涉时不同颜色的条纹间距不同，红光亮条纹间距最大，时不同颜色的条纹间距不同，红光亮条纹间距最大，紫光亮条纹间距最小，除中央条纹外其他

2、条纹不能完紫光亮条纹间距最小，除中央条纹外其他条纹不能完全重合全重合水面上的油膜呈彩色水面上的油膜呈彩色形状和颜色是怎样的形状和颜色是怎样的呢？呢？怎样形成的呢？怎样形成的呢？薄膜干涉薄膜干涉 1、单色光、单色光 实验：观察黄光的薄实验：观察黄光的薄膜干涉膜干涉现象：薄膜两表面反射的光互相叠加而成的明暗条纹,条纹是水平排列. （1 1）在薄膜干涉中，前、后表面反射光的在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜路程差由膜的厚度决定的厚度决定，所以薄膜干涉中同一明条纹（暗条纹），所以薄膜干涉中同一明条纹（暗条纹）应出现在膜的厚度相等的地方应出现在膜的厚度相等的地方（3 3）如薄膜厚度均匀变化，用）

3、如薄膜厚度均匀变化，用单色光照射，条纹间单色光照射，条纹间距相等；用白光照射，在同一厚度某一波长的光反射距相等；用白光照射，在同一厚度某一波长的光反射后增强，另一波长的光也可能减弱，故呈现等间隔彩后增强，另一波长的光也可能减弱，故呈现等间隔彩色条纹色条纹. .2、规律分析：（2 2）由于普通光相干长度极短，所以薄膜干涉时，）由于普通光相干长度极短，所以薄膜干涉时，介质膜应足够薄介质膜应足够薄，才能观察到干涉条纹，才能观察到干涉条纹镀层镀层薄膜薄膜在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜( (一般用氟化镁一般用氟化镁) )。当。当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路

4、程度恰好薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程度恰好等于半个波长，因而互相抵，这就大大减小光的反射损失，等于半个波长，因而互相抵，这就大大减小光的反射损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜增透膜。增透膜增透膜增透的条件是什么？即镀层薄膜的厚度至少多大？增透的条件是什么？即镀层薄膜的厚度至少多大？是否对所有颜色的光都有增透的作用？是否对所有颜色的光都有增透的作用？薄膜的厚度至少是入射光在薄膜的厚度至少是入射光在薄膜薄膜中波长的中波长的1/41/4（2d=2d=/2） 因为人眼对绿光最敏感，所以一般增因为人眼对绿光最敏感，所以一般增强绿光的透射，即强绿光的透

5、射，即当白光照到当白光照到(垂直垂直)增透膜上，绿光产生相消干涉，反射增透膜上，绿光产生相消干涉，反射光中绿光的强度几乎是零。这时其他光中绿光的强度几乎是零。这时其他波长的光波长的光(如红光和紫光如红光和紫光)并没有被完并没有被完全抵消。因此，增透膜呈绿光的互补全抵消。因此，增透膜呈绿光的互补色色淡紫色。淡紫色。 薄膜干涉的薄膜干涉的应用应用检查表面的平整程度检查表面的平整程度取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜楔形空气膜，用单色

6、光从上面照射，入射光从用单色光从上面照射，入射光从空气层空气层的的上下表面上下表面反射出两列反射出两列光形成光形成相干光相干光，从反射光中就会看到干涉条纹，从反射光中就会看到干涉条纹标准样板标准样板待检部件待检部件空气薄层空气薄层如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的；如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的；如果观察到的干涉条纹发生弯曲，则表示被检测表面如果观察到的干涉条纹发生弯曲，则表示被检测表面微有凸起或凹下。从弯曲的程度就可以了解被测表面的平微有凸起或凹下。从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况。这种测量精度可达整情况。这种测量精度可达1010-6-6cmcm。(a) (b

7、) (c) 单色光单色光标准样板标准样板薄片薄片被检测平面被检测平面注：薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于一张纸片注：薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于一张纸片的厚度的厚度薄膜干涉的薄膜干涉的应用（一）应用（一）检查表面的平整程度检查表面的平整程度干涉图样：中央疏边沿密的同心圆环干涉图样：中央疏边沿密的同心圆环 干涉现象是由于干涉现象是由于凸透镜下凸透镜下表面表面反射光和反射光和玻璃上表面玻璃上表面反反射光叠加形成的射光叠加形成的 干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的匀变化的牛顿环巩固练习巩固练习3. 3. 2002（上海卷）（上

8、海卷）如图所示为一显示薄膜干涉现如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，象的实验装置，P P是附有肥皂膜的铁丝圈，是附有肥皂膜的铁丝圈，S S是一是一点燃的酒精灯。往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上点燃的酒精灯。往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图象应是下图中的（观察到的干涉图象应是下图中的（ ）A B C D 巩固练习巩固练习4.(934.(93年高考题年高考题) )如右图是用干涉法检查某种厚玻璃的上表面是否平的装如右图是用干涉法检查某种厚玻璃的上表面是否平的装置，所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干涉置，所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由

9、哪两个表面反射的光叠加而成的条纹是由哪两个表面反射的光叠加而成的( )( )A Aa a的上表面和的上表面和b b的下表面的下表面B Ba a的上表面和的上表面和b b的上表面的上表面C Ca a的下表面和的下表面和b b的上表面的上表面D Da a的下表面和的下表面和b b的下表面的下表面5 5、2003（上海卷）（上海卷）劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图1 1所示。将一块平板玻璃所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。

10、干涉条纹有如下特点：劈形空气薄膜。干涉条纹有如下特点：任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；薄膜厚度相等；任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在装置任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹将（条纹将（ ） A.A.变稀疏变稀疏 B. B.变紧密变紧密 C. C.不变不变 D. D.消失消失巩固练习巩固练习6 6、有关光学仪器上镜头的增透膜，下列说法正确的是：、有关光学仪器

11、上镜头的增透膜，下列说法正确的是：A. A. 增透膜是为了减少光的反射损失而增强透光的强度；增透膜是为了减少光的反射损失而增强透光的强度；B. B. 增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的1/41/4；C. C. 增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的1/41/4；D. D. 因为增透膜厚度一般选适合绿光反射相互抵消的厚度，红光紫光反射不能完因为增透膜厚度一般选适合绿光反射相互抵消的厚度，红光紫光反射不能完全抵消的厚度，所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色。全抵消的厚度，所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色。7 7、将波长为、将波长为的单色光

12、从空气垂直入射到折射率为的单色光从空气垂直入射到折射率为n n的透明介质膜上，要使透的透明介质膜上，要使透射光得到加强，薄膜的厚度最少应为（射光得到加强，薄膜的厚度最少应为（ ）A A，/4n/4n； B B，/2n/2n； C C，/4/4； D D，/2/2巩固练习巩固练习3-4.实验：用双缝干涉测实验：用双缝干涉测 量光的波长量光的波长中中央央亮亮纹纹第第二二条条亮亮纹纹第第一一条条亮亮纹纹第第一一条条亮亮纹纹第第二二条条亮亮纹纹第第一一条条暗暗纹纹第第一一条条暗暗纹纹第第二二条条暗暗纹纹第第三三条条暗暗纹纹第第二二条条暗暗纹纹第第三三条条暗暗纹纹实验原理实验原理r2-r1=dsinX=

13、LtanLsin运用几何知识运用几何知识p1s1=p2s2;（dL)S1MS2近似直角三角形近似直角三角形当两列波的路程差为波长的整数倍，即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：时才会出现亮条纹，亮条纹位置为：X=kL/ddlx相邻两个明相邻两个明(或暗或暗)条纹之间的距离为条纹之间的距离为其中，波长用其中，波长用 表示，表示，d表示两个狭缝之间的距表示两个狭缝之间的距离，离，l为挡板与屏间的距离为挡板与屏间的距离实验原理实验原理 =d =dx/L x/L 本实验的步骤有：本实验的步骤有：1.1.将将光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、

14、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏的顺序在光具座上放置各光学元件，毛玻璃屏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并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;2.2.取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，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；使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；3.3.安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒中安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒中心轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间心轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约为距约为510 cm ,使单缝与双缝相互平行使单缝与双缝相互平行.4.用米尺测量双缝到屏的距离；用米尺测量双

15、缝到屏的距离；5.用测量头用测量头(其读数方法同螺旋测微器其读数方法同螺旋测微器)测量测量数条亮纹间的距离数条亮纹间的距离.安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹；安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹；是分划板中心刻线对齐某条亮纹中心时，记下手轮上的是分划板中心刻线对齐某条亮纹中心时，记下手轮上的读数读数a1，转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一条亮，转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一条亮纹的中心时，记下此时手轮上的读数纹的中心时，记下此时手轮上的读数a2，并记下两次测，并记下两次测量时移过的条文书量时移过的条文书n ,则相邻亮条纹间距则相邻亮条纹间距用刻度尺测量双缝到光屏间距用刻度尺测量

16、双缝到光屏间距L(d已知）已知）重复测量、计算、求出波长的平均值重复测量、计算、求出波长的平均值换用不同的滤光片，重复实验。换用不同的滤光片，重复实验。1naxlnad) 1( 1.1.安装仪器的顺序：光源、滤光片、单缝、安装仪器的顺序：光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏双缝、遮光筒、光屏2 2. .调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；轴线把屏照亮；3.3.双缝与单缝相互平行，且竖直放置双缝与单缝相互平行，且竖直放置4.4.光源、虑光片、单缝、双缝的中心均在光源、虑光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上遮光筒的中心轴线上5.5.若出现在光

17、屏上的光很弱，由于不共轴若出现在光屏上的光很弱，由于不共轴所致所致6.6.若干涉条纹不清晰，与单缝和双缝是否若干涉条纹不清晰，与单缝和双缝是否平行有很大关系平行有很大关系双缝到屏的距离双缝到屏的距离L的测量误差（毫米刻度尺测量，的测量误差（毫米刻度尺测量，多次测量取平均）多次测量取平均）条纹间距条纹间距x x的误差的误差（1 1）干涉条纹没有调到最清晰）干涉条纹没有调到最清晰（2 2）分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有）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恰好位于条纹中心（3 3）测量多条亮条纹间距时读数不准确）测量多条亮条纹间距时读数不准确1520510020251

18、5图（丙）第第1 1条时读条时读数数第第4 4条时读条时读数数1520510030354045图（乙）螺旋测微器螺旋测微器三、测定单色光的波长三、测定单色光的波长游标卡尺游标卡尺（1）将测量头的分划板中心刻线与某亮纹）将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时条亮纹，此时手轮上的示数如图手轮上的示数如图13-3-10甲所示，然后同方甲所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条条亮纹中心对齐，记下此时图亮纹中心对齐，记下此时图13-3-10乙中手轮乙中手轮上的示数为上的示数为_mm，求得相邻，求得相邻亮纹的间距亮纹的间距x=_mm.13.8