【课件】实验：用双缝干涉测量光的波长 2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

4.4实验：用双缝干涉测量光的波长学习目标1、会根据干涉条纹的间距和光的波长之间的关系，确定测量光的波长的实验思路。2、能设计实验方案并正确操作实验器材，得到明显的干涉条纹。3、知道两种测量头的操作和读数规则，并获得数据。4、对测量数据进行整理，得到波长的测量值。导入思考：回顾双缝干涉条纹间距的表达式。可见光的波长范围在780～400nm之间，如何利用双缝干涉进行测量？内容讲解一、实验思路2.原理：1.得到干涉条纹；1）双缝到屏的距离𝑙可以用刻度尺测出；2）双缝的距离d可以在实验器材上直接读出；3）Δx使用目镜一侧的测量头测出的，读数方法类似于螺旋测微器；为了减小误差，我们一般测量𝑛个亮条纹间的距离𝑎，则。二、实验工具双缝干涉仪（光具座、光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头）、刻度尺滤光片：装在单缝前，使光成为单色光单缝：作为线光源双缝：作为两个相干光源毛玻璃屏：在屏上观察干涉条纹三、实验步骤1.将光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上；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，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏；4.安装双缝，使双缝与单缝的缝平行；5.在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹；6.测出l、d、Δx

；7.代入公式得到所测波长；8.分别改变滤光片的颜色和双缝的距离，观察干涉条纹的变化，并求出相应的波长。三、实验步骤(1)根据求出条纹间距。(2)求出干涉条纹间距的平均值，求出双缝到屏的距离的平均值。(3)将干涉条纹间距Δx、双缝间距(已知)、双缝到屏的距离d代入干涉条纹间距与波长的关系式求出光的波长。(4)计算其他滤光片透过的光的波长。四、数据处理五、误差分析(1)测双缝到屏的距离l带来的误差，可通过选用毫米刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差。(2)测条纹间距Δx带来的误差。①干涉条纹没有调到最清晰的程度。②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。③测量多条亮条纹间距离时读数不准确。六、注意事项1.常见问题1）看不到图样或图样较暗；2）干涉条纹是斜的；3）条纹不清晰。原因：双缝不是竖直放置的。原因：单缝、双缝的放置方向不平行。原因：光源、透镜、遮光筒不共轴。2.注意事项1）光源灯丝最好为线状灯丝。2）不随意拆卸遮光筒、测量头等部件。例题分析七、例题分析例1在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节______，_______和______，______的中心均位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直并且互相平行。

当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺测出

n条明纹间距离

a，则两条相邻明条纹间的距离Δx=________，双缝到毛玻璃屏的距离

l用________测量，用公式__________可以测出单色光的波长。光源滤光片单缝双缝刻度尺七、例题分析例2

在用红光做光的干涉实验时，已知双缝间的距离为0.2×10-3m，测得双缝到屏的距离为0.700m，分划板中心刻线对齐第一级亮条纹中央时手轮读数为0.200×10-3m，第四级亮条纹所在位置为7.470×10-3m，求红光的波长。若改用蓝光做实验，其他条件不变，则干涉条纹宽度如何变化？答案：6.922×10-7m变小解析：相邻条纹的间距为根据得当改用频率更高的单色光做实验，其他不变，依据公式那么波长变短，则干涉条纹的宽度变小。七、例题分析七、例题分析例3如图甲所示，是用双缝干涉测光的波长的实验装置示意图，其中A、B、C、D分别表示滤光片、单缝、双缝、光屏。图乙a是实验时用红色滤光片和缝间距d＝0.36mm的双缝在光屏上得到的图样；图乙b是实验时用红色滤光片和缝间距d＝0.18mm的双缝在光屏上得到的图样；图乙c是实验时用蓝色滤光片和双缝间距d＝0.36mm的双缝在光屏上得到的图样，则图乙(1)比较图乙a和图乙b，可以说明______________________________________。(2)比较图乙a和图乙c，可以说明________________________________。(3)能进行上述比较的前提是做这三次实验时不改变______和______的位置(从“A”、“B”、“C”、“D”中选填)。对相同色光，双缝间距减小，相邻条纹间距增大对相同双缝，光波长变短，相邻条纹间距减小CD七、例题分析例4在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图所示。双缝间的距离d＝3mm。(1)若测量红光的波长，应选用__________色的滤光片。实验时需要测定的物理量有_________________和_____________________。(2)若测得双缝与光屏之间的距离为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