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文档简介
第四章光4.4实验:用双缝干涉测量光的波长人教版(2019)高中物理选择性必修第一册CONTENTS01实验原理02实验器材03实验步骤04典型例题目录实验误差0501实
验
原
理光
实验目的、原理一、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;(2)掌握测定单色光的波长的方法。二、实验原理单色光通过单缝后,经双缝产生稳定的干涉图样,图样中相邻两条亮(暗)纹间的距离△x与双缝间的距离d、双缝到屏的距离L、单色光的波长λ之间满足02实
验
器
材光双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、刻度尺.光源滤光片双缝遮光筒毛玻璃单缝测量头
实验器材03实
验
步
骤光1、如图,把长约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;2、取下双缝,打开光源,调节光源高度,使它发出的光沿遮光筒轴线照亮屏(中心在同一高度);3、装好单缝和双缝(缝沿竖直方向),调节透镜,使灯丝的像成在单缝上,调节单、双缝,使缝平行,这时在屏上会看到白光的干涉图样;
实验步骤光源滤光片单缝双缝遮光筒屏透镜4、在单缝和光源间放上红色滤光片,观察红光干涉图样;5、调节测量头,使分划板中心刻线与左端某条(记为第1条)亮纹中心对齐,记下此时测量头刻度x1,将测量头朝右端移动,记下第n
条亮纹中心位置x2;则第1条亮纹与第n
条亮纹中心间距为a=x2-x1,则相邻亮纹间距为:6、已知双缝间的距离d,测出双缝到屏的距离L,由,计算红光的波长。光源滤光片单缝双缝遮光筒屏透镜第1条第7条15205100202515第1条时读数第7条时读数1520510030354045螺旋测微器的读数
04注
意
事
项光1.放置单缝和双缝时,必须使缝平行.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Δx.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因为单缝与双缝不平行.
注意事项05误
差
分
析光1.(1)测双缝到屏的距离L带来的误差,可通过选用mm刻度尺,进行多次测量求平均值的办法减小误差.(2)通过测量多条亮条纹间的距离来减小测量误差.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.
误差分析06典
型
例
题光典例分析1—
实验仪器的选择与使用例题1.在用双缝干涉测量光的波长实验中(实验装置如图):(1)下列说法错误的是
。(填选项前的字母)
A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,应放上单缝和双缝B.测量某条干涉亮纹位置时,应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C.为了减少测量误差,可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a,求出相邻两条亮纹间距(2)测量某亮纹位置时,手轮上的示数如图,其示数为
mm。
解析
(1)应先调节光源高度、遮光筒中心及光屏中心后再放上单、双缝,选项A不正确。测微目镜分划板中心刻线应与亮纹中心对齐,使得移动过程测出的条纹间距较为准确,选项B正确。测微目镜移过n条亮纹,则亮条纹间距
,选项C正确。故选A。(2)主尺读数是1.5
mm,螺旋读数是47.0×0.01
mm,因此示数为1.970
mm。答案
(1)A
(2)1.970典例分析1—
实验仪器的选择与使用典例分析2
—实验过程和数据处理例题2.在用双缝干涉测量光的波长实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图所示),单缝保持竖直方向,并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知,毛玻璃屏与双缝屏间的距离为l。(1)组装仪器时,单缝和双缝的空间关系应该为
。
A.a代表单缝,b代表双缝B.a代表双缝,b代表单缝C.二者相互垂直放置D.二者相互平行放置(2)将红色滤光片改为绿色滤光片,其他实验条件不变,在目镜中仍可看见清晰的条纹,则
。
A.条纹为竖条纹B.条纹为横条纹C.与红光相比条纹间距变窄D.与红光相比条纹间距变宽(3)经计算可得两个相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离为Δx,则这种光的波长为λ=
(用题中所给字母表示)。
典例分析2
—实验过程和数据处理解析
(1)双缝的光来自单缝,因此单缝距离光源更近,A正确,B错误;双缝与单缝应该平行放置,C错误,D正确。(2)由于单缝保持竖直,条纹的方向与单缝平行,所以条纹竖直,A正确,B错误;由于绿光的波长比红光的短,所以干涉条纹间距比红光的窄,C正确,D错误。(3)根据两个相邻的亮条纹(或暗条纹)间距为Δx=λ,可得波长表达式λ=Δx。答案
(1)AD
(2)AC
(3)Δx典例分析2
—实验过程和数据处理典例分析2
—实验过程和数据处理例题3.在用双缝干涉测量光的波长实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图甲所示),并选用缝间距d=0.20mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离l=700mm。然后,接通电源使光源正常工作。典例分析2
—实验过程和数据处理(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度。某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示,图乙(a)中的数字是该同学给各暗条纹的编号,此时图乙(b)中游标尺上的读数x1=1.16mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示,此时图丙(b)中游标尺上的读数x2=
mm。乙
丙(2)利用上述测量结果,经计算可得两相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离Δx=
mm;这种色光的波长λ=
nm。
答案
(1)15.02
(2)2.31
6.6×102典例分析2
—实验过程和数据处理典例分析2
—实验过程和数据处理例题4.如图所示是用双缝干涉测光波波长的实验设备示意图。(1)转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹,读出手轮的读数如图乙所示。继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第8条亮条纹,读出手轮的读数如图丙所示。则相邻两亮条纹的间距是
mm(结果保留三位有效数字)。
(2)如果已经量得双缝的间距是0.3mm,双缝和光屏之间的距离是900mm,则待测光的波长是
m(结果保留三位有效数字)。
典例分析2
—实验过程和数据处理解析
(1)题图乙中手轮的固定刻度读数为0
mm,可动刻度读数为0.01×4.5
mm
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