物理（人教版選修3-4）課件第13章第4節(jié)實驗用雙縫干涉測量光的波長

第一部分第十三章光第四節(jié)實驗：用雙縫干涉測量光的波長用雙縫干涉測量光的波長一、實驗原理兩個相鄰的亮條紋或暗條紋的中心間距是Δx＝lλ/d.測波長為：λ＝d·Δx/l，式中d為______________、l為______________________、Δx為___________________________________________．雙縫間距雙縫到光屏的距離兩相鄰亮條紋或暗條紋的中心間距二、實驗器材雙縫干涉儀，共包括：________、光源、學生電源、導線、濾光片、________、________、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭、刻度尺．光具座單縫雙縫三、實驗步驟1．觀察雙縫干涉圖樣(1)將________、________、___________依次安放在光具座上．如圖所示．光源遮光筒毛玻璃屏(2)接好光源，打開開關，使燈絲正常發(fā)光．(3)調節(jié)各器件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線射到光屏上．(4)安裝雙縫和單縫，中心大致位于遮光筒的中心______上，使雙縫與單縫的縫________，二者間距約5cm～10cm，這時，可觀察白光的干涉條紋．(5)在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋．軸線平行2．測定單色光的波長(1)安裝測量頭，調節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋．(2)使分劃板的中心刻線對齊_____________的中心時，記下手輪上的讀數(shù)a1；轉動手輪，使分劃板中心刻線移動至_______________的中心時，記下此時手輪上的讀數(shù)a2；并記下兩次測量時移過的條紋數(shù)n，則相鄰兩亮條紋間距_________________.某亮條紋另一亮條紋(3)用刻度尺測量_____________________l(d是已知的)．(4)重復測量、計算，求出波長的平均值．(5)換用不同濾光片，重復實驗．雙縫到光屏間的距離四、注意事項1．放置單縫和雙縫時，必須使縫互相平行．2．要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和屏的中心在同一條軸線上．3．測量頭的中心刻線要對應著亮紋的中心．4．要多測幾個亮紋中心間的距離，再求Δx.五、誤差分析1．l的測量誤差因雙縫到屏的距離非常長，l的測量應選用毫米刻度尺測量，并用多次測量求平均值的辦法減小誤差．2．測條紋間距Δx帶來的誤差(1)干涉條紋沒有調到最清晰的程度．(2)分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于條紋中心．(3)測量多條亮條紋間距時讀數(shù)不準確．實驗原理分析如圖所示，電燈發(fā)出的光，經(jīng)過濾光片后變成單色光，再經(jīng)過單縫S時發(fā)生衍射，這時單縫S相當于一單色光源，衍射光波同時到達雙縫S1和S2之后，再次發(fā)生衍射，S1、S2雙縫相當于兩個步調完全一致的單色相干光源，透過S1、S2雙縫的單色光波在屏上相遇并疊加，S1、S2到屏上P點的路程分別是r1、r2，兩列光波傳到P的路程差Δr＝r1－r2，設光波波長為λ：

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，要把它們放在如圖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，由左到右，表示各光學元件的字母排列順序應為C、_____、A.(2)本實驗的實驗步驟有：①取下遮光筒左側的元件，調節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；②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；③用米尺測量雙縫到屏的距離；④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②時還應注意_______和_______．(3)將測量頭的分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)如圖甲所示．然后同方向轉動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，記下此時圖乙中手輪上的示數(shù)_______mm，求得相鄰亮紋的間距Δx為_______mm.(4)已知雙縫間距d為2.0×10－4m，測得雙縫到屏的距離l為0.700m，由計算公式λ＝_______，求得所測紅光的波長為_______nm.思路點撥：本題主要考查實驗原理及數(shù)據(jù)的處理方法，要注意手輪上的讀數(shù)按螺旋測微器讀；還有從第1條亮紋中心到第6條亮紋中心有5個Δx.解析：(1)雙縫干涉實驗所用的光學元件在光具座上的正確排序是：光源、濾光片、單縫、雙縫、光屏，因此應填：E、D、B.(2)單縫與雙縫的間距為5cm～10cm和使雙縫與單縫相互平行．答案：見解析【題后總結】此題最容易出現(xiàn)的錯誤：不能夠正確地讀取數(shù)據(jù)，以及讀取的數(shù)據(jù)包含了幾個條紋間距．應知道(1)手輪的讀數(shù)與螺旋測微器讀數(shù)相同，注意半格線是否露出，一定要估讀，注意有效數(shù)字的位數(shù)．(2)一個條紋間距是指一個亮條紋和一個暗條紋寬度的和．【訓練】1．(2017·全國卷Ⅱ)在雙縫干涉實驗中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣．若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可選用的方法是(

)A．改用紅色激光B．改用藍色激光C．將屏幕向遠離雙縫的位置移動D．將光源向遠離雙縫的位置移動答案：ACD2．(多選)分別以紅光和紫光先后用同一裝置進行雙縫干涉實驗，已知λ紅>λ紫，在屏上得到相鄰亮紋間的距離分別為Δx1和Δx2，則(

)A．Δx1<Δx2B．Δx1>Δx2C．若雙縫間距d減小，而其他條件保持不變，則Δx1增大D．若雙縫間距d減小，而其他條件保持不變，則Δx2不變答案：BC3．(多選)某同學按實驗安裝好儀器后，觀察光的干涉現(xiàn)象，獲得成功，若他在此基礎上對儀器的安裝做如下改動還能使實驗成功的是(

)A．將遮光筒內(nèi)的光屏，向靠近雙縫的方向移動少許，其他不動B．將濾光片移至單縫和雙縫之間，其他不動C．將單縫向雙縫移動少許，其他不動D．將單縫和雙縫的位置互換，其他不動答案：ABC4．(多選)利用圖中裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象時，下列說法正確的是(

)答案：ABD5．在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上(如圖所示)，并選用縫間距d＝0.2mm的雙縫屏．從儀器注明的規(guī)格可知，屏與雙縫間的距離L＝700mm.然后，接通電源使光源正常工作．(1)已知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50個分度．某同學調整手輪后，從測量頭的目鏡看去，第1次映入眼簾的干涉條紋如圖(a)所示，圖(a)中的數(shù)字是該同學給各暗紋的編號，此時圖(b)中游標尺上的讀數(shù)x1＝1.16mm；接著