【學習課件】第4課時利用雙縫干涉測量光的波長

1、麗水中學 宋樟偉201102264.用雙縫干涉測定光的波長 第十三章 光學編輯pptI對所列知識要知道其內(nèi)容及含義，并能在有關(guān)問題中識別和直接使用。與課 程標準中的“了解” 和“認識”相當 。（知其然）II對所列知識要理解其確切含義及其他知識的聯(lián)系，能夠進行 敘述和解釋，并 能在實際問題的分析、綜合、推理和判斷等過程中運用。與課程標準中的“理 解”和“應(yīng)用”相當。 （知其然，知其所以然）（一）考點展示，考情分析前頁后頁模塊34 主題內(nèi)容要求說明光學 光的折射 折射率 I全反射、光導纖維 I 光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象 I單位制和實驗 實驗與探究 實驗十三：測定玻璃的折射率實驗十四：用雙縫干涉測光

2、的波長（同時練習使用測量頭） 第十三章 光學4用雙縫干涉測定光的波長編輯ppt地位分析：頻度分析：題型分析：命題趨勢：難易分析情境分析（一）考點展示，考情分析前頁后頁1.不要求用惠更斯原理得出折射定律 2.不要求引入相對折射率的概念。 3.不要求定量計算以雙縫干涉為背景的習題 。4.不要求推導相鄰兩個明條紋或暗條紋中心間距的計算公式。5.不要求定量分析涉及薄膜干涉的有關(guān)問題 6.不要求討論光的衍射現(xiàn)象的產(chǎn)生原因。 7.不要求討論衍射光柵 8.不要求討論立體電影和液晶顯示屏的原理。9.不要求討論較復雜的全反射問題10.不要求了解激光的產(chǎn)生機理 。 11.不要求了解全息照相原理 第十三章 光學4用

3、雙縫干涉測定光的波長編輯ppt（二）考點成網(wǎng)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)前頁后頁光學 幾何光學（現(xiàn)象：光的傳播） 物理光學（本質(zhì)：光的本性）實驗現(xiàn)象描述光是一種波光是一種粒子 第十三章 光學4用雙縫干涉測定光的波長編輯ppt（三）考點復習，疑難辯析一、考點自清前頁后頁 第十三章 光學4用雙縫干涉測定光的波長【實驗目的】 1.理解雙縫干涉的原理，能安裝和調(diào)試儀器. 2.觀察入射光分別為白光和單色光時雙縫干涉的圖樣. 3.掌握用公式 測波長的方法. 【實驗原理】 單色光通過單縫后，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，圖樣中相鄰兩條亮（暗）紋間隔x與雙縫間距d、雙縫到屏的距離l、單色光的波長之間滿足溫馨提醒：由實驗環(huán)境決定，在

4、真空中做實驗則是真空中的波長，如果在介質(zhì)做實驗則是介質(zhì)中的波長，有編輯ppt 【實驗器材】光路類+測量類 雙縫干涉儀，即：光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭（螺旋測微器），另外還有學生電源、導線、刻度尺. 附 ：測量頭的構(gòu)造及使用溫馨提醒：練習使用測量頭即會使用螺旋測微器編輯ppt如圖1（甲）所示，測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，轉(zhuǎn)動手輪，分劃板會向左右移動，測量時，應(yīng)使分劃板中心刻度對齊條紋的中心，如圖1（乙），記下此時手輪上的讀數(shù).兩次讀數(shù)之差就表示這兩條條紋間的距離.實際測量時，測出要數(shù)n條明紋（暗紋）的寬度，設(shè)為a，那么編輯ppt【實驗步驟】1.安裝儀器 （1

5、）將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如圖2所示. （2）接好光源，打開開關(guān)，使白熾燈正常發(fā)光.調(diào)節(jié)各部件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線到達光屏.圖2 （3）安裝單縫和雙縫，中心位于遮光筒的軸線上，使雙縫和單縫的縫平行.光學元件有序共軸且平行溫馨提醒：安裝儀器必須要注意“有序共軸且平行”編輯ppt2.觀察與記錄 （1）調(diào)單縫與雙縫間距為幾厘米時，觀察白光的干涉條紋. （2）在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋. （3）調(diào)節(jié)測量頭，使分劃板中心刻度線對齊第1條亮條紋的中心，記下手輪上的讀數(shù)a1,轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板向一側(cè)移動，當分劃板中心刻度線與第n條相鄰的明條紋中心對齊時，

6、記下手輪上的刻度數(shù)a2,則相鄰兩條紋間的距離 （4）換用不同的濾光片，測量其他色光的波長.溫馨提醒：注意間接測條紋間距的目的是為了減小測量誤差。編輯ppt【數(shù)據(jù)處理】 用刻度尺測量出雙縫到光屏間的距離l,由公式 計算波長.重復測量、計算，求出波 長的平均值.【誤差分析】 測定單色光的波長，其誤差主要由測量引起， 條紋間距x測量不準，或雙縫到屏的距離測不 準都會引起誤差，但都屬于偶然誤差，可采用 多次測量取平均值的方法來減小誤差.編輯ppt【注意事項】1.調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時，要注意調(diào)節(jié)光源的高度， 使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏 照亮.2.放置單縫和雙縫時，縫要相互平行，中心大致 位于遮

7、光筒的軸線上.3.調(diào)節(jié)測量頭時，應(yīng)使分劃板中心刻線和條紋的 中心對齊，記清此時手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動測量 編輯ppt 頭，使分劃板中心刻線和另一條紋的中心對 齊，記下此時手輪上的讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差就 表示這兩條紋間的距離.4.不要直接測x，要測幾個條紋的間距計算得 x，這樣可以減小誤差.5.白光的干涉觀察到的是彩色條紋，其中白色在 中央，紅色在最外層.編輯ppt前頁后頁（三）考點復習，疑難辯析二、熱點聚焦熱點聚集熱點一 實驗操作熱點二 數(shù)據(jù)記錄與處理 第十三章 光學4用雙縫干涉測定光的波長編輯ppt（三）考點復習，疑難辯析三、考點結(jié)構(gòu)前頁后頁光學 幾何光學（現(xiàn)象：光的傳播） 物理光學（本質(zhì)：光的本

8、性）實驗現(xiàn)象描述 第十三章 光學4用雙縫干涉測定光的波長用雙縫干涉測光的波長編輯ppt（三）考點復習，疑難辯析三、考點結(jié)構(gòu)前頁后頁光學 幾何光學（現(xiàn)象：光的傳播） 實驗現(xiàn)象描述用雙縫干涉測光的波長物理光學（本質(zhì)：光的本性）實驗名稱實驗類型實驗目的實驗原理實驗器材實驗步驟數(shù)據(jù)處理誤差分析實驗結(jié)論注意事項（實驗報告） 第十三章 光學4用雙縫干涉測定光的波長測定玻璃的折射率編輯ppt典型問題一：實驗原型題-注意事項（四）考點應(yīng)用，精講精析前頁后頁 第十三章 光學4用雙縫干涉測定光的波長 【例1 】 某同學在做雙縫干涉實驗時，按圖安裝 好實驗裝置，在光屏上卻觀察不到干涉圖樣， 這可能是由于 （ ） A

9、.光束的中央軸線與遮光筒的軸線不一致，相 差較大 B.沒有安裝濾光片 C.單縫與雙縫不平行 D.光源發(fā)出的光束太強AC編輯ppt解析 安裝實驗器件時要注意使光束的中央軸線與遮光筒的軸線重合，光源與光屏正面相對，濾光片、單縫和雙縫要在同一高度，中心位置在遮光筒軸線上，單縫與雙縫要相互平行,還要使光源發(fā)出的光束不要太暗，才能使實驗成功.答案 AC編輯ppt【例2 】 如圖3所示是雙縫干涉測光的波長的實驗設(shè)備示意圖. (1)圖中是光源，是光屏，它們之間的依次是 、 、 . (2)以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離 （ ） A.增大和之間的距離 B.增大和之間的距離 C.將紅色濾光片改為

10、綠色濾光片 D.增大雙縫之間的距離典型問題一：實驗原型題-原理與數(shù)據(jù)處理（四）考點應(yīng)用，精講精析前頁后頁 第十三章 光學4用雙縫干涉測定光的波長雙縫濾光片單縫B編輯ppt（3）在某次實驗中，已知雙縫到光屏之間的距離是600 mm，雙縫之間的距離是0.20 mm，單縫到雙縫之間的距離是100 mm，某同學在用測量頭測量時，先將測量頭目鏡中看到的分劃板中心刻線對準某條亮紋（記作第1條）的中心，這時手輪上的示數(shù)如圖4甲所示，然后他轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線對準第7條亮紋的中心，這時手輪上的示數(shù)如圖4乙所示.這兩次示數(shù)依次為 mm和 mm，由此可以計算出這次實驗中所測得的單色光的波長為 nm.（四）

11、考點應(yīng)用，精講精析前頁后頁 第十三章 光學4用雙縫干涉測定光的波長5360.64110.293典型問題一：實驗原理與數(shù)據(jù)處理溫馨提醒：解決實驗原型題的關(guān)鍵是掌握實驗報告編輯ppt解析 （1）在用光的干涉測波長的實驗中，光具座上從左向右依次是光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、光屏和測量頭.圖4編輯ppt（2）由 可知，當增大雙縫到光屏間的距離l或減小雙縫之間的距離d或增大光的波長時，光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離將增大.故選項B正確.（3）亮條紋在讀數(shù)時由螺旋測微器原理知圖甲讀數(shù)為0.641 mm，圖乙讀數(shù)為10.293 mm.由答案 （1）濾光片單縫雙縫（2）B（3）0.641 10.293 5

12、36編輯ppt【例3 】 在利用雙縫干涉測定光波波長時，首先 調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫和雙縫的中心均位于 遮光筒的中心軸線上，并使單縫和雙縫豎直并 且互相平行，當屏上出現(xiàn)了干涉圖樣后，用測 量頭上的游標卡尺去測量，轉(zhuǎn)動手輪，移動分 劃板使分劃中心刻線與某條明紋中心齊時（如 圖實4A所示）將此明紋記為1，然后再轉(zhuǎn)動手 輪，分劃板中心刻線向右移動，依次經(jīng)過2、 3明紋，最終與明紋6中心對齊，分劃板中 心刻線與明紋1和明紋6對齊時游標卡尺示數(shù)分典型問題二：實驗變式題-變器材（四）考點應(yīng)用，精講精析前頁后頁 第十三章 光學4用雙縫干涉測定光的波長編輯ppt別如圖5中B、C所示（游標卡尺為10分度），則圖

13、B對應(yīng)的讀數(shù)為 m，圖C對應(yīng)的讀數(shù)為 m.用刻度尺量得雙縫到屏的距離為60.00 cm，由雙縫上標示獲知雙縫間距為0.2 mm，則發(fā)生干涉的光波波長為 m.在實驗中，若經(jīng)粗調(diào)后透過測量頭上的目鏡觀察，看不到明暗相間的條紋，只看到一片亮區(qū)，造成這種情況的最可能的原因是 .（四）考點應(yīng)用，精講精析前頁后頁 第十三章 光學4用雙縫干涉測定光的波長1.9410-22.8410-2 6.0010-7單縫與雙縫不平行典型問題二：實驗變式題-變器材溫馨提醒：解決實驗變型題的關(guān)鍵是會解決實驗原形題編輯ppt解析 圖B對應(yīng)讀數(shù)為1.9410-2 m圖C對應(yīng)讀數(shù)為2.8410-2 m根據(jù)公式 =6.0010-7

14、m若粗調(diào)后看不到干涉條紋，只看到一片亮區(qū)，則最可能的原因是單縫與雙縫不平行.答案 1.9410-2 2.8410-2 6.0010-7單縫與雙縫不平行編輯ppt素能提升1.如圖6所示，在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，光具座上放置的光學元件依次為光源、 、 、 、遮光筒、光屏.對于某種單色光，為增加相鄰亮紋（暗紋）間的距離，可采取 或 的方法.圖6編輯ppt解析 做該實驗時用單色光，應(yīng)特別注意，是濾光片，其他依次是單縫屏、雙縫屏、遮光筒和毛玻璃屏.由條紋間距公式 可知，要增大相鄰條紋間距，應(yīng)該增大雙縫屏到光屏的距離或者減小兩縫間距離.答案 波光片 單縫屏 雙縫屏 增大雙縫屏到光屏的距離 減小雙

15、縫屏兩縫距離編輯ppt2.現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學元件，要把它們放在圖7所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長. （1）將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學元件，由左至右，表示各光學元件的字母排列順序應(yīng)為C、 、A.圖7編輯ppt（2）本實驗的步驟有：取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；按合理順序在光具座上放置各光學元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；用米尺測量雙縫到屏的距離；用測量頭（其讀數(shù)方法同螺旋測微器）測量數(shù)條亮紋間的距離. 在操作步驟時還應(yīng)注意 和 .編輯ppt（3）將測量頭的分

16、劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如圖8甲所示.然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，記下此時圖8乙中手輪上的示數(shù) mm，求得相鄰亮紋的間距x為 mm.圖8編輯ppt（4）已知雙縫間距d為2.010-4 m,測得雙縫到屏的距離l為0.700 m，由計算式= ,求得所測紅光波長為 nm.解析 （1）濾光片E是從白光中選出單色紅光，單縫屏是獲取線光源，雙縫屏是獲得相干光源，最后成像在毛玻璃屏.所以排列順序為：C、E、D、B、A.（2）在操作步驟時應(yīng)注意的事項有：放置單縫、雙縫時，必須使縫平行；單縫、雙縫間距離大約為510 cm；要保證光源、

17、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一軸線上.編輯ppt（3）螺旋測微器的讀數(shù)：應(yīng)該先讀整數(shù)刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可動刻度，圖乙讀數(shù)為13.870 mm，圖甲讀數(shù)為2.320 mm，所以相鄰條紋間距（4）由條紋間距離公式 得：代入數(shù)值得：=6.610-7 m=6.6102 nm.答案 （1）E、D、B (2)放置單縫、雙縫時，必須使縫平行單縫、雙縫間距離大約為510 cm(3)138702310(4)66102編輯ppt3.某同學設(shè)計了一個測定激光的波長的實驗裝置，如圖9甲所示，激光器發(fā)出的一束直徑很小的紅色激光進入一個一端裝雙縫、另一端裝有感光片的遮光筒，感光片的位置上出現(xiàn)一排等距

18、的亮點，圖乙中的黑點代表亮點的中心位置.典型問題二：實驗變型題-變光變器材（四）考點應(yīng)用，精講精析前頁后頁 第十三章 光學4用雙縫干涉測定光的波長編輯ppt（1）通過量出相鄰光點的距離可算出激光的波長.據(jù)資料介紹：若雙縫的縫間距離為d，雙縫到感光片的距離為L，感光片上相鄰兩光點間的距離為b，則光的波長該同學測得L=1.000 0 m，縫間距d=0.220 mm，用帶十分度游標的卡尺測感光片上的點的距離時，尺與點的中心位置如圖乙所示.圖乙中第1個到第4個光點的距離是 mm.實驗中激光的波長= m.（保留兩位有效數(shù)字）（2）如果實驗時將紅激光換成藍激光，屏上相鄰兩光點間的距離將 .（四）考點應(yīng)用，精講精析前頁后頁 第十三章 光學4用雙縫干涉測定光的波長典型問題二：實驗變型題-變光變器材8.56.210-7減小編輯ppt解析 （2）將紅激光換成藍激光，減小，由 b將減小.答案 （1）8.5 6.210-7 （2）減小編輯ppt4.利用圖10中裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象時,有下面幾種說法: A.將屏移近雙縫,干涉條紋間距變窄 B.將濾光片由藍色的換成紅色的,干涉條紋間距 變寬 C.將單縫向雙縫移動一小段距離后,干涉條紋間 距變寬 D.換一個兩縫之間距離較大的雙縫,干涉條紋間 距變窄 E.去掉濾光片后,干涉現(xiàn)象消失圖10編輯ppt其中正確的是 .解