選修34《實(shí)驗(yàn)用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)》復(fù)習(xí)省公開(kāi)課金獎(jiǎng)全國(guó)賽課一等獎(jiǎng)微課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1．了解雙縫干涉原理，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(shí)雙縫干涉圖樣．3．掌握用公式Δx＝λ測(cè)波長(zhǎng)方法．第3講試驗(yàn)用雙縫干涉測(cè)光波長(zhǎng)

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(cè)量頭，另外還有學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺．單色光經(jīng)過(guò)單縫后，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定干涉圖樣，圖樣中相鄰兩條亮(暗)紋間距Δx與雙縫間距d、雙縫到屏距離l、單色光波長(zhǎng)λ之間滿足λ＝d·Δx/l.1/16附：測(cè)量頭結(jié)構(gòu)及使用如圖2－3－1甲所表示，測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等組成，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，分劃板會(huì)向左右移動(dòng)，測(cè)量時(shí)，應(yīng)使分劃板中心刻度對(duì)齊條紋中心，如圖2－3－1乙，記下此時(shí)手輪上讀數(shù)．兩次讀數(shù)之差就表示這兩條條紋間距離．實(shí)際測(cè)量時(shí)，要測(cè)出n條明紋(暗紋)寬度，設(shè)為a，那么Δx＝.2/16一、安裝儀器

1．將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如圖2－3－2所表示．

2．接好光源，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，使白熾燈正常發(fā)光．調(diào)整各部件高度，使光源燈絲發(fā)出光能沿軸線抵達(dá)光屏．

3．安裝單縫和雙縫，中心位于遮光筒軸線上，使雙縫和單縫縫平行．3/16二、觀察與統(tǒng)計(jì)4．調(diào)單縫與雙縫間距為幾厘米時(shí)，觀察白光干涉條紋．5．在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光干涉條紋． 6．調(diào)整測(cè)量頭，使分劃板中心刻度線對(duì)齊第1條亮條紋中心，記下手輪上讀數(shù)a1，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板向一側(cè)移動(dòng)，當(dāng)分劃板中心刻度線與第n條相鄰明條紋中心對(duì)齊時(shí)，記下手輪上刻度數(shù)a2，則相鄰兩條紋間距離Δx＝.7．換用不一樣濾光片，測(cè)量其它色光波長(zhǎng)．4/16

三、數(shù)據(jù)處理

8．用刻度尺測(cè)量出雙縫到光屏間距離l，由公式λ＝Δx計(jì)算波長(zhǎng)．重復(fù)測(cè)量、計(jì)算，求出波長(zhǎng)平均值．1．使用測(cè)量頭測(cè)量a1、a2易出現(xiàn)誤差．這么造成了條紋間距Δx誤差．2．用刻度尺測(cè)量l時(shí)，也輕易出現(xiàn)誤差．5/161．試驗(yàn)時(shí)應(yīng)調(diào)整光源、單縫、雙縫和光屏、測(cè)量頭共軸，單縫和雙縫安裝時(shí)應(yīng)豎直且相互平行，遮光筒軸線要與光具座導(dǎo)軌平行．若不共軸或單縫與雙縫不平行則會(huì)引發(fā)干涉條紋亮度小，不清楚，不便于觀察和測(cè)量．2．分劃板上刻線應(yīng)與干涉條紋亮(暗)線平行，不然會(huì)增大測(cè)量結(jié)果誤差．3．雙縫、測(cè)量頭安裝到遮光筒上時(shí)要裝到底，使各部件定位面緊密吻合，不然影響測(cè)量結(jié)果．6/16【例1】如圖2－3－3所表示，在“用雙縫干涉測(cè)光波長(zhǎng)”試驗(yàn)中，光具座上放置光學(xué)元件依次為①光源、②______、③______、④______、⑤遮光筒、⑥光屏．對(duì)于某種單色光，為增加相鄰亮紋(暗紋)間距離，可采取__________或__________方法．7/16解析：做該試驗(yàn)時(shí)用單色光，應(yīng)尤其注意，②是濾光片，其它依次是單縫屏、雙縫屏、遮光筒和毛玻璃屏．由條紋間距公式Δx＝λ可知，要增大相鄰條紋間距，應(yīng)該增大雙縫屏到光屏距離或者減小兩縫間距離．答案：濾光片單縫屏雙縫屏增大雙縫屏到光縫屏距離減小兩縫間距離8/16【例2】現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在圖2－3－4所表示光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測(cè)量紅光波長(zhǎng)．

(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其它光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件字母排列次序應(yīng)為C、________、A.9/16(2)本試驗(yàn)步驟有：①取下遮光筒左側(cè)元件，調(diào)整光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；②按合理次序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件中心位于遮光筒軸線上；③用米尺測(cè)量雙縫到屏距離；④用測(cè)量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器)測(cè)量數(shù)條亮紋間距離．在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意__________________________________________________________________________________10/16(3)將測(cè)量頭分劃板中心刻線與某亮紋中心對(duì)齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時(shí)手輪上示數(shù)如圖2－3－5甲所表示．然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對(duì)齊，記下此時(shí)圖2－3－5乙中手輪上示數(shù)______mm，求得相鄰亮紋間距Δx為_(kāi)_______mm.(4)已知雙縫間距d為2.0×10－4m，測(cè)得雙縫到屏距離l為0.700m，由計(jì)算式λ＝________，求得所測(cè)紅光波長(zhǎng)為_(kāi)_______nm.11/16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，雙縫屏是取得相干光源，最終成像在毛玻璃屏．所以排列次序?yàn)椋篊、E、D、B、A.(2)在操作步驟②時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)有：放置單縫、雙縫時(shí)，必須使縫平行；單縫、雙縫間距離大約為5～10cm；要確保光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏中心在同一軸線上．(3)螺旋測(cè)微器讀數(shù)應(yīng)該：先讀整數(shù)刻度，然后看半刻度是否露出，最終看可動(dòng)刻度，圖乙讀數(shù)為13.870mm，圖甲讀數(shù)為2.320mm，所以相鄰條紋間距Δx＝mm＝2.310mm.(4)由條紋間距離公式 代入數(shù)值得：λ＝6.6×10－7m＝6.6×102nm.12/16答案：(1)C、E、D、B、A(2)放置單縫、雙縫時(shí)，必須使縫平行；單縫、雙縫間距離大約為5～10cm；要確保光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏中心在同一軸線上(3)13.870

2.310

(4)

6.6×10213/16【例3】在利用雙縫干涉測(cè)定光波波長(zhǎng)時(shí)，首先調(diào)整光源、濾光片、單縫和雙縫中心均位于遮光筒中心軸線上，并使單縫和雙縫豎直而且相互平行，當(dāng)屏上出現(xiàn)了干涉圖樣后，用測(cè)量頭上游標(biāo)卡尺去測(cè)量，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，移動(dòng)分劃板使分劃中心刻線與某條明紋中心對(duì)齊時(shí)(如圖2－3－6A所表示)將此明紋記14/16

為1，然后再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，分劃板中心刻線向右移動(dòng)，依次經(jīng)過(guò)2、3……明紋，最終與明紋6中心對(duì)齊，分劃板中心刻線與明紋1和明紋6對(duì)齊時(shí)游標(biāo)卡尺示數(shù)分別如圖2－3－6中B、C所表示(游標(biāo)卡尺為10分度)，則圖B對(duì)應(yīng)讀數(shù)為_(kāi)_______m，圖C對(duì)應(yīng)讀數(shù)為_(kāi)_______m．