《实验：用双缝干涉测量光的波长》课件

第四章光4实验：用双缝干涉测量光的波长学习目标学法指导1．了解“双缝干涉测量光的波长”的实验原理和实验器材，进一步理解影响干涉条纹间距的因素2．观察干涉图样，加深对干涉图样的认识和理解1．通过动手做实验和思考，增强对光的本质的认识2．通过实验，学会用光的干涉测定单色光的波长知识导图课前·自主预习一、实验目的1．了解光波产生稳定干涉图样的条件．2．观察白光及单色光的双缝干涉图样．4．会用测量头测量条纹间的距离．二、实验原理1．相邻明纹(暗纹)间的距离Δx与入射光波长λ之间的定量关系推导．如图所示，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l.双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0.对屏上与P0距离为x的一点P，两缝与P的距离PS1＝r1，PS2＝r2.在线段PS2上作PM＝PS1，则S2M＝r2－r1，因d≪l，三角形S1S2M可看作直角三角形．有r2－r1＝dsinθ(令∠S2S1M＝θ)．则x＝ltanθ≈lsinθ，三、实验器材双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头．其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺．四、实验步骤1．按图所示安装仪器．2．将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的中心轴线上．3．使光源发光，在光源和单缝之间加红(绿)色滤光片，让通过后的条形光斑恰好落在双缝上，通过遮光筒上的测量头，仔细调节目镜，观察单色光的干涉条纹，撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩色条纹)．4．加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，分划板的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下手轮的读数，然后继续转动使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐另一条纹中心，记下此时手轮读数和移过分划板中心刻度线的条纹数n.6．换用另一滤光片，重复步骤3、4、5，并求出相应的波长．五、误差分析1．双缝到屏的距离l的测量误差．因本实验中双缝到屏的距离非常长，l的测量误差不太大，但也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相对误差．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．六、注意事项1．单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的中心轴线上，双缝到单缝距离应相等．2．测双缝到屏的距离l时可用刻度尺测多次取平均值．课堂·重难探究例1在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图所示)：实验操作过程及仪器读数(1)下列说法哪一个是错误的________．(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的中心时，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(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图所示，其示数为____mm.

【答案】(1)A

(2)1.970【解析】(1)放上单缝和双缝后，由于发生干涉现象没法调节光源的高度，A错误．(2)按读数规则，读出示数为1.5mm＋47.0×0.01mm＝1.970mm.变式1如图甲所示为“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置．(1)光具座上放置的光学元件依次为：①光源(白炽灯)、②________、③________、④双缝、⑤遮光筒、⑥光屏．(2)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹的中央，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10条亮条纹的中央，手轮的读数如图丙所示．则相邻两亮条纹的间距为________mm(计算结果保留3位小数).【答案】(1)滤光片单缝(2)1.610【解析】(1)首先需要获取单色光，所以在光源后面需要有滤光片，然后需要获取线光源，后面需要有单缝．例2利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝到光屏间的距离l＝1.2m，双缝间距d＝0.3mm，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹．实验数据处理甲(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可 (

)A．将单缝向双缝靠近B．将屏向靠近双缝的方向移动C．将屏向远离双缝的方向移动D．使用间距更小的双缝(2)某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为xA＝11.1mm，在B位置时游标卡尺读数为xB＝________mm，相邻两条纹间距Δx＝________mm；该单色光的波长λ＝________m.乙(3)该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的条纹与分划板竖线未对齐(如图丙所示)，若不调节两者平行，将使得波长的测量结果

(

)A．偏大B．偏小C．无影响【答案】(1)B

(2)15.7

0.9

2.25×10-7

(3)A丙小练·随堂巩固1．用图甲所示装置测量某单色光的波长时，所得图样如图乙所示，调节仪器使分划板的中心刻线对准一条亮条纹A的中心，测量头卡尺的示数为11.4mm，移动手轮使分划板中心刻线对准另一条亮条纹B的中心，测量头卡尺的示数为15.2mm.已知双缝挡板与光屏间距为0.4m，双缝相距0.1mm，则所测单色光的波长为 (

)甲A．2.38×10－7m

B．2.38×10－9mC．9.5×10－7m

D．9.5×10－9m【答案】C

乙2．如图甲所示，利用激光器发射出的激光照射到双缝上，在双缝后面的光屏上能呈现出明、暗相间的干涉条纹．若实验中仅改变某一个实验条件、而其他条件均不变的情况下，得到的干涉图样分别如图乙和丙所示．对于这两次实验，下列说法中正确的是 (

)A．由于选用的激光器不同，乙图对应的激光的频率较高B．双缝到光屏的距离L不同，乙图对应的L较大C．双缝的间距不同，乙图对应的间距较大D．激光器到双缝的距离不同，乙图对应的距离较大【答案】B

3．如图所示，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有光源、遮光筒和其他元件，其中a、b、c、d各装置的名称依次是下列选项中的

(

)A．a单缝、b滤光片、c双缝、d光屏B．a滤光片、b单缝、c双缝、d光屏C．a单缝、b双缝、c滤光片、d光屏D．a滤光片、b双缝、c单缝、d光屏【答案】B

【解析】为了获取单色的线光源，光源后面是滤光片、单缝，然后通过双缝在光屏上产生干涉图样，则后面是双缝、遮光筒和光屏．B正确，A、C、D错误．4．用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，在光屏上能观察到清