高中物理(新教材)選修1課件2：4 4 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測量光的波長 人教版

第4章光4實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測量光的波長一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件；(2)觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣；(2)掌握測定單色光的波長的方法。二、實(shí)驗(yàn)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)紋間的距離Δx與雙縫間的距離d、雙縫到屏的距離l、單色光的波長λ之間滿足

三、實(shí)驗(yàn)器材雙縫干涉儀(包括：光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、光屏及測量頭，其中測量頭又包括：分劃板、目鏡、手輪等)、學(xué)生電源、導(dǎo)線、米尺。1．器材的安裝與調(diào)整(1)先將光源(線狀光源)、遮光筒依次放于光具座上，調(diào)整光源的高度，使它發(fā)出的一束光沿著遮光筒的軸線把屏照亮。(2)將單縫和雙縫安裝在光具座上，使線狀光源、單縫及雙縫三者的中心位于遮光筒的軸線上，并注意使雙縫與單縫相互平行，在遮光筒有光屏一端安裝測量頭，調(diào)整分劃板位置到分劃板中心刻線位于光屏中央。四、實(shí)驗(yàn)步驟2.觀察（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。四、實(shí)驗(yàn)步驟3.記錄（1）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(dāng)分劃板中心刻度線與第n條相鄰的明條紋中心對齊時，記下手輪上的刻度數(shù)a2,則相鄰兩條紋間的距離（條紋寬度）（2）換用不同的濾光片，測量其他色光的波長。

五、數(shù)據(jù)分析六、注意事項(xiàng)(1)放置單縫和雙縫時，必須使縫平行。(2)要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一條軸線上。(3)測量頭的中心刻線要對著亮(或暗)紋的中心。(4)要多測幾條亮紋(或暗紋)中心間的距離，再求Δx。(5)照在像屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫、測量頭與遮光筒不共軸所致，干涉條紋不清晰一般是因?yàn)閱慰p與雙縫不平行。

七、誤差分析(1)測雙縫到屏的距離

l帶來的誤差，可通過選用毫米刻度尺，進(jìn)行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(diào)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離時讀數(shù)不準(zhǔn)確。例1

在用雙縫干涉測量光的波長實(shí)驗(yàn)中,將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀按要求安裝在光具座上(如圖所示),單縫保持豎直方向,并選用縫間距為d的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知,毛玻璃屏與雙縫屏間的距離為l。(1)組裝儀器時,單縫和雙縫的空間關(guān)系應(yīng)該為

。

A.a代表單縫,b代表雙縫B.a代表雙縫,b代表單縫C.二者相互垂直放置D.二者相互平行放置典例精析解析

(1)雙縫的光來自單縫,因此單縫距離光源更近,A正確,B錯誤;雙縫與單縫應(yīng)該平行放置,C錯誤,D正確。AD例1

在用雙縫干涉測量光的波長實(shí)驗(yàn)中,將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀按要求安裝在光具座上(如圖所示),單縫保持豎直方向,并選用縫間距為d的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知,毛玻璃屏與雙縫屏間的距離為l。(1)組裝儀器時,單縫和雙縫的空間關(guān)系應(yīng)該為

。

A.a代表單縫,b代表雙縫B.a代表雙縫,b代表單縫C.二者相互垂直放置D.二者相互平行放置典例精析解析

(1)雙縫的光來自單縫,因此單縫距離光源更近,A正確,B錯誤;雙縫與單縫應(yīng)該平行放置,C錯誤,D正確。AD(2)將紅色濾光片改為綠色濾光片,其他實(shí)驗(yàn)條件不變,在目鏡中仍可看見清晰的條紋,則

。

A.條紋為豎條紋

B.條紋為橫條紋C.與紅光相比條紋間距變窄

D.與紅光相比條紋間距變寬(3)經(jīng)計(jì)算可得兩個相鄰亮條紋(或暗條紋)間的距離為Δx,則這種光的波長為λ=

(用題中所給字母表示)。

AC

例2

如圖所示是用雙縫干涉測光波波長的實(shí)驗(yàn)設(shè)備示意圖。(1)轉(zhuǎn)動測量頭的手輪,使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第1條亮條紋,讀出手輪的讀數(shù)如圖乙所示。繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第8條亮條紋,讀出手輪的讀數(shù)如圖丙所示。則相鄰兩亮條紋的間距是

mm(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

(2)如果已經(jīng)量得雙縫的間距是0.3mm,雙縫和光屏之間的距離是900mm,則待測光的波長是

m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

1、在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)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(lán)色激光C.減小雙縫間距 D.將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動E.將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動ACD隨堂演練2、在“用雙縫干涉測量光的波長”實(shí)驗(yàn)中，選用紅色濾光片和間距為0.20mm的雙縫，雙縫與屏的距離為600mm.某同學(xué)正確操作后，在目鏡中看到如圖甲所示的干涉條紋.換成紫色濾光片正確操作后，使測量頭分劃板刻線與第k級暗條紋中心對齊，在目鏡中觀測到的是圖乙中的_____(填字母)，此時測量頭的讀數(shù)為25.70mm.沿同一方向繼續(xù)移動測量頭使分劃板刻線與第k＋5級暗條紋中心對齊，此時測量頭標(biāo)尺如圖丙所示，其讀數(shù)是_______mm，紫光的波長等于_____nm.D19.404202、在“用雙縫干涉測量光的波長”實(shí)驗(yàn)中，選用紅色濾光片和間距為0.20mm的雙縫，雙縫與屏的距離為600mm.某同學(xué)正確操作后，在目鏡中看到如圖甲所示的干涉條紋.換成紫色濾光片正確操作后，使測量頭分劃板刻線與第k級暗條紋中心對齊，在目鏡中觀測到的是圖乙中的_____(填字母)，此時測量頭的讀數(shù)為25.70mm.沿同一方向繼續(xù)移動測量頭使分劃板刻線與第k＋5級暗條紋中心對齊，此時測量頭標(biāo)尺如圖丙所示，其讀數(shù)是_______mm，紫光的波長等于_____nm.D19.404203、在“用雙縫干涉測量光的波長”的實(shí)驗(yàn)中，裝置如圖所示.雙縫間的距離d＝3mm.若測定紅光的波長，選用紅色的濾光片，實(shí)驗(yàn)中測得雙縫與屏之間的距離為0.70m，通過測量頭(與螺旋測微器原理相似，手輪轉(zhuǎn)動一周，分劃板前進(jìn)或后退0.500mm)觀察第1條亮條紋的位置如圖7甲所示，其讀數(shù)為____mm；觀察第5條亮條紋的位置如圖乙所示，其讀數(shù)為______mm.則可求出紅光的波長λ＝__________m.6.86×10－700.640解析：由測量頭的數(shù)據(jù)可知a1＝0，a2＝0.640mm，備用工具&資料2、在“用雙縫干涉測量光的波長”實(shí)驗(yàn)中，選用紅色濾光片和間距為0.20mm的雙縫，雙縫與屏的距離為600mm.某同學(xué)正確操作后，在目鏡中看到如圖甲所示的干涉條紋.換成紫色濾光片正確操作后，使測量頭分劃板刻線與第k級暗條紋中心對齊，在目鏡中觀測到的是圖乙中的_____(填字母)，此時測量頭的讀數(shù)為25.70mm.沿同一方向繼續(xù)移動測量頭使分劃板刻線與第k＋5級暗條紋中心對齊，此時測量頭標(biāo)尺如圖丙所示，其讀數(shù)是_______mm，紫光的波長等于_____nm.D19.40420(2)如果已經(jīng)量得雙縫的間距是0.3mm,雙縫和光屏之間的距離是900mm,則待測光的波長是

m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

三、實(shí)驗(yàn)器材雙縫干涉儀(包括：光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、光屏及測量頭，其中測量頭又包括：分劃板、目鏡、手輪等)、學(xué)生電源、導(dǎo)線、米尺。1．器材的安裝與調(diào)整(1)先將光源(線狀光源)、遮光筒依次放于光具座上，調(diào)整光源的高度，使它發(fā)出的一束光沿著遮光筒的軸線把屏照亮。(2)將單縫和雙縫安裝在光具座上，使線狀光源、單縫及雙縫三者的中心位于遮光筒的軸線上，并注意使雙縫與單縫相互平行，在遮光筒有光屏一端安裝測量頭，調(diào)整分劃板位置到分劃板中心刻線位于光屏中央。四、實(shí)驗(yàn)步驟五、數(shù)據(jù)分析六、注意事項(xiàng)(1)放置單縫和雙縫時，必須使縫平行。(2)要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一條軸線上。(3)測量頭的中心刻線要對著亮(或暗)紋的中心。(4)要多測幾條亮紋(或暗紋)中心間的距離，再求Δx。(5)照在像屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫、測量頭與遮光筒不共軸所致，干涉條紋不清晰一般是因?yàn)閱慰p與雙縫不平行。

例1

在用雙縫干涉測量光的波長實(shí)驗(yàn)中,將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀按要求安裝在光具座上(如圖所示),單縫保持豎直方向,并選用縫間距為d的雙縫屏。從儀器