高中物理 第13章 第4节实验：用双缝干涉测量光的波长课件 新人教版选修3-4

第四节　实验：用双缝干涉测量光的波长\n课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练第四节　实验：用双缝干涉测量光的波长\n课标定位学习目标：1.掌握用双缝干涉测量光的波长的实验原理并会测量单色光的波长．2．会推导亮条纹(或暗条纹)的间距公式．重点难点：1.测单色光的波长的实验原理．2．根据测量的数据计算波长．\n课前自主学案一、实验目的1．了解光波产生稳定的干涉现象的条件．2．观察白光及单色光的双缝干涉图样．3．测定单色光的波长．二、实验原理1．相邻亮纹(或暗纹)间的距离Δx与入射光波长λ之间的定量关系\n如图13－4－1所示，双缝间距d，双缝到屏的距离l.双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0.对屏上与P0距离为x的一点P，两缝与P的距离PS1＝r1，PS2＝r2.在线段PS2上作PM＝PS1，则S2M＝r2－r1，因d≪l，所以三角形S1S2M可看做直角三角形．图13－4－1\n\n2．观察双缝干涉图样光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后相当于线光源，经双缝后产生稳定的干涉图样，通过屏可以观察到明暗相间的干涉条纹，如果用白光通过双缝可以观察到______条纹．彩色\n\n转动手轮，分划板会左、右移动．测量时，应使分划板______________对齐某亮条纹(或暗条纹)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相邻的亮条纹(或暗条纹)中心时，记下手轮上的读数a2，两次读数之差就是相邻两亮条纹(或暗条纹)间的距离，即Δx＝|a1－a2|.中心刻线\n图13－4－2\n三、实验器材双缝干涉仪，即光具座、光源、单缝、双缝、滤光片(红、绿色各一片)、遮光筒、毛玻璃屏、测量头(目镜、游标尺、分划板、滑块、手轮)，另外还有学生电源、导线、米尺．四、实验步骤1．按图13－4－3所示安装仪器．图13－4－3\n2．将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在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(或绿)色滤光片，让光通过单缝后的条形光斑恰好落在双缝上，通过遮光筒上的测量头，仔细调节目镜焦距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)．\n4．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，使分划板的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下手轮的读数，然后继续转动使分划板移动，直到分划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分划板中心刻度线的条纹数n.\n\n核心要点突破一、注意事项1．放置单缝和双缝时，必须使缝平行．2．要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上．3．测量头的中心刻线要对应着亮(或暗)纹的中心．4．要多测几个亮纹(或暗纹)中心间的距离，再求Δx.5．调节的基本依据是：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所致；干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行．\n二、误差分析1．(1)测双缝到屏的距离l带来的误差，可通过选用mm刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差．(2)通过测量多条亮条纹间的距离来减小测量误差．2．测条纹间距Δx带来的误差．(1)干涉条纹没有调到最清晰的程度．(2)分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心．(3)测量多条亮条纹间距离时读数不准确．\n课堂互动讲练类型一对实验器材的考查(2011年黄冈高二期中)如图13－4－4所示，在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，光具座上放置的光学元件有光源、遮光筒和其他元件，其中a、b、c、d各装置的名称依次是下列选项中的________．例1图13－4－4\nA．a单缝、b滤光片、c双缝、d光屏B．a单缝、b双缝、c滤光片、d光屏C．a滤光片、b单缝、c双缝、d光屏D．a滤光片、b双缝、c单缝、d光屏对于某种单色光，为增加相邻亮纹(或暗纹)之间的距离，可采用的方法是(任写一种方法)________．\n【答案】C增加双缝到屏的距离，也可以减小双缝间距\n例2在用双缝干涉测光的波长实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图13－4－5甲)，并选用缝间距d＝0.20mm的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L＝700mm.然后，接通电源使光源正常工作．类型二对仪器读数及实验原理的考查\n图13－4－5\n(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数x1＝1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数x2＝________mm；(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻亮纹(或暗纹)间的距离Δx＝________mm；这种色光的波长λ＝________nm.\n【答案】(1)15.02(2)2.316.6×102