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《2020_2021学年高中物理第13章光4实验：用双缝干涉测量光的波长课件新人教版选修3_4202103291137.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、4实验:用双缝干涉测量光的波长实验必备·自主学习一、实验目的1.观察不同单色光的双缝干涉图样。2.掌握用公式Δx=测定单色光的波长的方法。二、实验原理如图所示,与两缝之间的距离d相比,每个狭缝都很窄,宽度可以忽略。两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0,双缝到屏的距离OP0=l。相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是Δx=。已知双缝间距d,再测出双缝到屏的距离l和条纹间距Δx,就可以求得光波的波长。三、实验器材双缝干涉仪,即光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头。另外,还有学生电源、导线、刻度尺等。实验过程·
2、合作学习【实验过程】一、实验步骤(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如图所示。(2)接好光源,打开开关,使灯丝正常发光。(3)调节各器件的高度,使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。(4)安装双缝和单缝,中心大致位于遮光筒的轴线上,使双缝与单缝的缝平行,两者间距5～10cm,这时可观察白光的干涉条纹。(5)在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹。二、数据处理(1)安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹。(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央,记下手轮上的读数a1,将该条纹记为第1条亮纹;转动手轮,使分划板中
3、心刻线移动至另一亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数a2,将该条纹记为第n条亮纹,则相邻两亮条纹间距Δx=。(3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的)。(4)重复测量、计算,求出波长的平均值。【误差分析】(1)光波的波长很小,Δx、l的测量对波长λ的影响很大。(2)在测量l时,一般用毫米刻度尺;而测Δx时,用千分尺且采用“累积法”。(3)多次测量求平均值。【注意事项】(1)双缝干涉仪是比较精密的仪器,应轻拿轻放,不要随便拆解遮光筒、测量头等元件。(2)滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘,应用擦镜纸轻轻擦去。(3)安装时,注
4、意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上,并使单缝、双缝平行且竖直,间距大约5～10cm。(4)调节的基本依据:照在像屏上的光很弱。主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致。干涉条纹不清晰的主要原因一般是单缝与双缝不平行。(5)测量头在使用时应使中心刻度线对应着亮(暗)条纹的中心。(6)光源灯丝最好为线状灯丝,并与单缝平行靠近。实验研析·创新学习类型一 实验装置与原理【典例1】(2019·全国卷Ⅱ)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光;调整光路,使得从目镜中可以观察
5、到干涉条纹。回答下列问题:(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可_______;A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx,则单色光的波长λ=________;(3)某次测量时,选用的双缝的间距为0.300mm,测得屏与双缝间的距离为1.20m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm。则所测单色光的波长为________nm(结果保留3位有效数字)。【解析】(1)
6、选B。Δx=,因Δx越小,目镜中观察到的条纹数越多,将单缝向双缝靠近,对条纹个数无影响,A错误;如l减小,则条纹个数增多,B正确,C错误;若d减小,则条纹个数减少,D错误。(2)相邻两条暗条纹之间的距离是Δx0=,由公式得Δx0=,所以λ=。(3)把各数据代入波长公式,有:λ=m=6.30×10-7m=630nm。答案:(1)B(2)(3)630类型二 实验数据处理【典例2】在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,将所有器材按要求安装在如图1所示的光具座上,然后接通电源使光源正常工作。已知实验中选用缝间距d=0.2mm的双缝,像屏与双
7、缝之间的距离l=0.7m。(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度。用某单色光照射双缝得到如图2所示的干涉图样,分划板在图中A、B位置时的游标卡尺读数分别如图3、图4所示,求得相邻亮纹之间的间距Δx=________mm。(2)利用题目中的已知量和测量结果就可算出这种单色光的波长,其字母表达式为λ=________(用题目中已知量和测量量的字母表示);代入数据,可计算出λ=________nm。(3)下列现象中能够观察到的有________。A.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽B.将光源向双缝移动一小段距
8、离后,干涉条纹间距变宽C.换一个两缝间距较大的双缝屏,干涉条纹间距变窄D.去掉滤光片后,干涉现象消失【解析】(1)图3的读数为d1=1mm+8×mm=1.16mm,图4的读数为d2=15mm+1×mm=15.02mm,故相邻亮条纹之间的距离为Δx=
