2017-2018学年高中物理第4章光的波动性42用双缝干涉仪测定光的波长学案沪科版选修3-4

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1、4.2用双缝干涉仪测定光的波长［学习目标］1.了解用双缝干涉仪测定光的波长的实验原理.2.知道影响干涉条纹宽度的因素.3.观察白光及单色光的干涉图样.4.能够利用双缝干涉实验测定单色光的波长.（J自主预习梳理1.实验器材双缝干涉仪（包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测微目镜,其中测微目镜又包括：刻度板、目镜、手轮等）、学生电源、导线、米尺.2.单色光发生双缝干涉吋，相邻两条亮条纹（或暗条纹）的中心距离是Ax=2入.3.条纹I'可距的测定如图1甲所示，测微目镜由刻度板、目镜、手轮等构成，测量时先使刻度板的中心刻线对齐某条

2、亮条纹的中央，如图乙所示，记下手轮上的读数s；转动手轮，使刻度板中心刻线移至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数S2,得出刀个亮条纹间的距离为s=

3、s2-s

4、,则相邻两亮条纹间距、x=.1nr重点知识探究一、实验原理1.相邻亮条纹（暗条纹）问的距离与入射光波长久之间的定量关系推导如图2所示，双缝间距么双缝到屏的距离厶双缝S、$的连线的中垂线与屏的交点为凡对屏上与几距离为jv的一点"，两缝与"的距离PS=L、.,10=S在线段心上作P4PS、,则&片厶一厶，因d

5、）.PTXPol则：x=Atan〃消去sin0,有:Il1八=£若”处为暗条纹，则#=(2&—1)+■(&=1,2,3,)解得心±(2&—1)£・X若戶处为亮条纹,则先=±k入,(£=0,1,2,…)解得：x=土耳久.(&=0,1,2,…)相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距：、x==「a1.测量原理由公式入可知，在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；0是双缝到屏的距离,可以测出，那么，只要测出相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹)的中心间距△上即可由公式人=答计算出入射光波长的大小.二、实验步骤1.按图3所示安装仪器.图32.调节光源中心、单缝中

6、心、双缝中心，让它们都位于遮光筒的中心轴线上.3.使光源发光，在光源和单缝之间加红(绿)色滤光片，使通过后的条形光斑恰好落在双缝上,通过遮光筒上的测微目镜，仔细调节目镜，观察单色光的干涉条纹；撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩色条纹).4.加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，使刻度板的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下手轮的读数，然后继续转动使刻度板移动，直到刻度板的中心刻线对齐另一条纹中心，记下此时手轮读数和移过刻度板中心刻度线的条纹数刀.5.将两次手轮的读数相减，求出刀个亮(暗)条纹间的距离S,利用公式△X=S/(Z

7、7-1),算出条纹间距，然后利用公式入斗x,求出此单色光的波长入《、厶仪器中都已给出）.1.换用另一滤光片，重复步骤3、4、5,并求出相应的波长.三、注意事项1.单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的中心轴线上，双缝到单缝的距离应相等.2.测双缝到屏的距离力时，用毫米刻度尺测多次取平均值.3.测条纹I'可距Ax时，用测微目镜测出〃条亮（暗）条纹间的距离s,求出相邻的两条亮（暗）条纹间的距离、x=十.II—四、误差分析实验中的双缝间距〃是器材本身给出的，因此本实验要注意厶和Ax的测量.光波的波长很小，1八A丸的测量对波长的影响很大.

8、1.厶的测暈：用毫米刻度尺测量，需要多次测量求平均值.2•条纹间距Ax的测定利用测微FI镜测量.可利用“累积法”测刀条亮（暗）条纹间距S,再求并可采用多次测量求△才的平均值的方法进一步减小误差.五、典例精析【例1】如图4所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹.要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以（）单缝屏双缝屏光屏A.增大$与$的间距B.减小双缝屏到光屏的距离C.将绿光换为红光D.将绿光换为紫光答案C解析在双缝干涉实验中，相邻两个亮条纹（或暗条纹）间的中心间距、x=£入,要想增大条纹间距可以减小两缝间距d,或者

9、增大双缝屏到光屏的距离A,或者换用波长更长的光做实验.由此可知，选项C正确，选项A、B、D错误.【例2】在“用双缝干涉仪测定光的波长”的实验中，装置如图5所示.双缝间的距离d=3mm.光源滤龙片电缝双縫遮光简毛玻璃屏¥厂•一严AA图5（1）若测定红光的波长，应选用色的滤光片.实验时需要测定的物理暈有和.（2）若测得双缝与屏之间的距离为0.70ni,通过测微目镜（与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，刻度板前进或后退0.500mm）观察第1条亮条纹的位置如图6甲所示，观察第5条亮条纹的位置如图乙所示.则可求出红光的波长久=m.图6答案⑴红双缝

10、到屏的距离厶相邻两条亮（暗）纹屮心间的距离A/（2）6.86Xl（r解析（l）Ftl于测量红光的波长，因此用红色滤光片.rti入可知要想测久必须测定双缝到屏的距离L和相邻两条亮（暗）纹中心间的