高中物理第十三章光4实验：用双缝干涉测量光的波长学案新人教版选修3_4

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1、5光的衍射课堂探究一、实验原理光波波长很小，Δx、l的测量对波长λ的影响很大。l用毫米刻度尺测量，Δx用测量头上的游标尺测量，可测多条亮条纹间距离再求Δx，采用多次测量求λ的平均值法，可减小误差。实验原理分析：如图所示，电灯发出的光，经过滤光片后变成单色光，把单缝S照亮，这时单缝S相当于一单色光源，它又把双缝S1和S2照亮，S1、S2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源，透过S1、S2双缝的单色光波在屏上相遇并叠加，S1、S2到屏上P点的路程分别是r1、r2，两列光波传到P的路程差Δr=

2、r1－r2

3、，设光波

4、波长为λ。(1)若Δr=nλ(n=0,1,2，…)，两列波传到P点时同相，互相加强，出现亮条纹。(2)若Δr=(2n+1)(n=0,1,2，…)，两列波传到P点时反相，互相减弱，出现暗条纹。这样就在屏上得到了平行于双缝S1、S2的明暗相间的干涉条纹。相邻两条亮条纹间的距离Δx与入射光的波长λ，双缝S1、S2间距离d及双缝到屏的距离l有关，其关系式为Δx=λ，因此，只要测出Δx、d、l，即可测出波长λ。两条相邻的亮(暗)条纹间的距离Δx用测量头测出。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图甲所示。转动手轮，分划板会左

5、、右移动，测量时，应使分划板中心刻线对齐亮条纹的中心(如图乙所示)，记下此时手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的亮条纹的中心时，记下手轮上的刻度数a2，两次读数之差就是相邻两条亮条纹间的距离，即Δx＝

6、a1－a2

7、。Δx很小，直接测量时相对误差较大，通常测出n条亮条纹间的距离a，再推算相邻两条亮(暗)条纹间的距离，Δx＝。计算相邻亮条纹的距离时要用n条亮条纹的距离a除以n－1条亮条纹间距，而且为了减小误差，实验中Δx、l都应测量多组数据，最后求λ的平均值。二、注意事项1

8、．调节双缝干涉仪时，要注意调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。2．放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上。3．调节测量头时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条条纹间的距离。4．不要直接测Δx，要测几个条纹的间距计算得Δx，这样可减小误差。5．白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层。在实验中有时照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、

9、双缝，测量头与遮光筒不共轴线所致；干涉条纹不清晰一般主要原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节。类型一光的干涉条件及现象【例1】如图所示，用单色光做双缝干涉实验时，P处为第二条亮条纹，改用频率较高的单色光重做实验(其他条件不变)时，则第二条亮条纹的位置(　　)。A．仍在P处B．在P点上方C．在P点下方D．要将屏向双缝方向移近一些才能看到亮条纹解析：由Δx＝λ判断Δx的变化情况。光波的频率变高，则光波波长变短。由Δx＝λ可知，Δx减小。所以，第二条亮条纹的位置在P点的下方。答案：C题后反思：由Δx＝λ可看出，影响

10、两相邻亮条纹间距的因素有：入射光的波长λ、双缝间距离d、双缝到光屏的距离l。触类旁通：例1中，若将屏移到远处(即双缝到屏间距离增大)，其他条件不变，则结果如何？类型二干涉实验测量光波波长【例2】在用双缝干涉测光的波长的实验中：(1)已知双缝到光屏之间的距离是600mm，双缝之间的距离是0.20mm，单缝到双缝之间的距离是100mm，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮条纹(记作第1条)的中心，这时手轮上的示数如甲图所示。然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮条纹的中心，这

11、时手轮上的示数如乙图所示。这两次示数依次为______mm和__________mm。由此可以计算出本实验所用的单色光的波长为__________nm。解析：测量头为螺旋测微器，甲图示数为a1＝0.639mm，乙图示数为a2＝9.789mm中间共有6条亮条纹，则Δx＝＝mm＝1.525mm由题意：l＝600mm，d＝0.2mm由公式Δx＝λ整理并代入数据：λ＝Δx＝mm＝5.08×10－4mm＝508nm答案：0.639　9.789　508题后反思：注意的问题是在移动分划板时共移动了几条亮条纹，再一点就是本类实验

12、装置有所不同，测量头有的是游标卡尺，有的是螺旋测微器。答案：触类旁通提示：由Δx＝得，当l增大时，Δx也增大，即第二条亮条纹在P点上方。