物理（人教版选修3-4）课件第13章第4节实验用双缝干涉测量光的波长

第一部分第十三章光第四节实验：用双缝干涉测量光的波长用双缝干涉测量光的波长一、实验原理两个相邻的亮条纹或暗条纹的中心间距是Δx＝lλ/d.测波长为：λ＝d·Δx/l，式中d为______________、l为______________________、Δx为___________________________________________．双缝间距双缝到光屏的距离两相邻亮条纹或暗条纹的中心间距二、实验器材双缝干涉仪，共包括：________、光源、学生电源、导线、滤光片、________、________、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺．光具座单缝双缝三、实验步骤1．观察双缝干涉图样(1)将________、________、___________依次安放在光具座上．如图所示．光源遮光筒毛玻璃屏(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射到光屏上．(4)安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的中心______上，使双缝与单缝的缝________，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．轴线平行2．测定单色光的波长(1)安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹．(2)使分划板的中心刻线对齐_____________的中心时，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板中心刻线移动至_______________的中心时，记下此时手轮上的读数a2；并记下两次测量时移过的条纹数n，则相邻两亮条纹间距_________________.某亮条纹另一亮条纹(3)用刻度尺测量_____________________l(d是已知的)．(4)重复测量、计算，求出波长的平均值．(5)换用不同滤光片，重复实验．双缝到光屏间的距离四、注意事项1．放置单缝和双缝时，必须使缝互相平行．2．要保证光源、滤光片、单缝、双缝和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纹的中心．4．要多测几个亮纹中心间的距离，再求Δx.五、误差分析1．l的测量误差因双缝到屏的距离非常长，l的测量应选用毫米刻度尺测量，并用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时读数不准确．实验原理分析如图所示，电灯发出的光，经过滤光片后变成单色光，再经过单缝S时发生衍射，这时单缝S相当于一单色光源，衍射光波同时到达双缝S1和S2之后，再次发生衍射，S1、S2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源，透过S1、S2双缝的单色光波在屏上相遇并叠加，S1、S2到屏上P点的路程分别是r1、r2，两列光波传到P的路程差Δr＝r1－r2，设光波波长为λ：

现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左到右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、_____、A.(2)本实验的实验步骤有：①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；②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；③用米尺测量双缝到屏的距离；④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②时还应注意_______和_______．(3)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1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数_______mm，求得相邻亮纹的间距Δx为_______mm.(4)已知双缝间距d为2.0×10－4m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算公式λ＝_______，求得所测红光的波长为_______nm.思路点拨：本题主要考查实验原理及数据的处理方法，要注意手轮上的读数按螺旋测微器读；还有从第1条亮纹中心到第6条亮纹中心有5个Δx.解析：(1)双缝干涉实验所用的光学元件在光具座上的正确排序是：光源、滤光片、单缝、双缝、光屏，因此应填：E、D、B.(2)单缝与双缝的间距为5cm～10cm和使双缝与单缝相互平行．答案：见解析【题后总结】此题最容易出现的错误：不能够正确地读取数据，以及读取的数据包含了几个条纹间距．应知道(1)手轮的读数与螺旋测微器读数相同，注意半格线是否露出，一定要估读，注意有效数字的位数．(2)一个条纹间距是指一个亮条纹和一个暗条纹宽度的和．【训练】1．(2017·全国卷Ⅱ)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样．若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是(

)A．改用红色激光B．改用蓝色激光C．将屏幕向远离双缝的位置移动D．将光源向远离双缝的位置移动答案：ACD2．(多选)分别以红光和紫光先后用同一装置进行双缝干涉实验，已知λ红>λ紫，在屏上得到相邻亮纹间的距离分别为Δx1和Δx2，则(

)A．Δx1<Δx2B．Δx1>Δx2C．若双缝间距d减小，而其他条件保持不变，则Δx1增大D．若双缝间距d减小，而其他条件保持不变，则Δx2不变答案：BC3．(多选)某同学按实验安装好仪器后，观察光的干涉现象，获得成功，若他在此基础上对仪器的安装做如下改动还能使实验成功的是(

)A．将遮光筒内的光屏，向靠近双缝的方向移动少许，其他不动B．将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动C．将单缝向双缝移动少许，其他不动D．将单缝和双缝的位置互换，其他不动答案：ABC4．(多选)利用图中装置研究双缝干涉现象时，下列说法正确的是(

)答案：ABD5．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图所示)，并选用缝间距d＝0.2mm的双缝屏．从仪器注明的规格可知，屏与双缝间的距离L＝700mm.然后，接通电源使光源正常工作．(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图(a)所示，图(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图(b)中游标尺上的读数x1＝1.16mm；接着