高三物理一轮复习课件：实验19双缝干涉测光的波长大纲.ppt

实验十九 双缝干涉测光的波长 1共 34 页 基础知识 2共 34 页 (一)实验目的: 通过本实验,我们可以了解光波产生稳定的干涉现象的条件, 观察白光及单色光的双缝干涉图样,并测定单色光的波长. (二)实验装置及器材: 实验装置采用双缝干涉仪,它由各部分光学元件在光具座上组 成,如图所示. 3共 34 页 4共 34 页 (三)实验原理: 根据公式= 可计算波长.双缝间的距离d是已知的,双缝 到屏的距离l可以用米尺测出,相邻两条亮(暗)纹间的距离x用 测量头(如图所示)测出 5共 34 页 (四)实验步骤: 1.测量时,应使分划板中心刻线对齐条纹的中心(如图所示),记 下此时手轮上的读数. 6共 34 页 2.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. 3.两次读数之差就表示这两条条纹间的距离. 4.测出n条亮(暗)纹间的距离a,则相邻两条亮(暗)纹间的距离 x=a/(n-1) 换用不同颜色的滤光片,观察干涉条纹间的距离有什么变化, 并求出相应的波长. 7共 34 页 8共 34 页 解题技法 9共 34 页 一实验注意事项 技法讲解 为了减小实验测量的偶然误差,测条纹间距x时,用测量头测 出n条亮(暗)纹间的距离a,求出相邻的两条明(暗)纹间的距离 x= .测量方法如下:如图所示,转动测量头上的手轮把分 划板上的中心刻线对准视场左边的某一条亮(暗)纹中心,记下 此时手轮上的读数x0(有些干涉仪上是游标卡尺的读数),然后 再转动手轮,把分划板向右移动,使中心刻线对齐第n条亮纹中 心,记下此时手轮上的读数xb,则有: a=xb-x0,x= 10共 34 页 11共 34 页 典例剖析 【例1】 用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间距离 d=0.20 mm,双缝到毛玻璃屏间的距离为L=75.0 cm,如图 (a)所示,实验时先转动如图(b)所示的测量头上的手轮,使与 卡尺游标相连的分划线对准如图(c)所示的第1条明条纹,此 时卡尺的主尺和游标的位置如图(e)所示,则游标尺上的读 数x1=_mm,然后再转动,直到对准第5条 明条纹,如图(d)所示,此时卡尺的主尺和游标的位置如图(f) 所示,则游标卡尺上的读数x2=_mm,由 以上已知数据和测量数据,则该单色光的波长是 _mm. 12共 34 页 13共 34 页 答案 0.2 9.6 6.310-4 14共 34 页 二实验装置如何调节 技法讲解 “用双缝干涉测光的波长”的实验中,实验装置的调节是做好实 验的前提条件,所以要仔细调节.具体做法是: (1)实验时应调整光源单缝双缝和光屏目镜或测量头共轴, 单缝和双缝安装时应呈竖直方向且相互平行,遮光筒的轴 线要与光具座导轨平行,若不共轴或单缝与双缝不平行则 会引起干涉条纹亮度小不清晰,不便观察和测量. 15共 34 页 (2)分划板上的刻线应与干涉条纹的亮(暗)线平行,否则会增 大测量结果的误差. (3)双缝测量头及接长管安装到遮光筒上时要装到底,使各部 件的定位面紧密吻合.否则影响测量结果. 16共 34 页 典例剖析 【例2】 在“用双缝干涉测光的波长”的实验中 (1)某同学以线状白炽灯为光源,对实验装置进行调节并观察 了实验现象后,总结出以下几点: a.灯丝与单缝和双缝必须平行放置 b.干涉条纹与双缝垂直 c.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关 d.干涉条纹间距与光的波长有关 以上几点中,你认为正确的是_; a、d 17共 34 页 (2)如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一 方向上,如图所示,则在这种情况下来测量干涉条纹的间距x 时,测量值_实验值.(填“大于”“小于”或“等 于”) 大于 18共 34 页 解析 (1)为了获得清晰的干涉条纹,a正确.由干涉现象可知 干涉条纹与双缝平行,b错误.干涉条纹的疏密程度与光的波长 ,双缝到屏的距离L,双缝间距d有关,c错d正确. (2)若中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上,测n条亮纹间的 距离就会比真实值偏大,条纹间距x= 就会偏大. 19共 34 页 随堂训练 20共 34 页 1.在双缝干涉实验中,设单缝宽度为h,双缝距离为d,双缝与屏 距离为l,当采取下列四组数据中的哪一组时,可在光屏上观 察到清晰可辨的干涉条纹( ) A.h=1 cm,d=0.1 mm,l=1 m B.h=1 mm,d=0.1 mm,l=10 cm C.h=1 mm,d=10 cm,l=1 m D.h=1 mm,d=0.1 mm,l=1 m 21共 34 页 解析:在双缝干涉实验中,要得到清晰的干涉条纹,由x= 可 知,必须满足单缝宽度和双缝之间的距离都很小,双缝到屏 的距离足够大,故正确选项为D. 答案:D 22共 34 页 2.分别用红光和紫光在同一装置上进行双缝干涉实验,在屏上 得到相邻的明条纹间的距离分别为x1和x2,则( ) A.x1x2 C.若双缝间距离d减小,而其他条件保持不变,则x1增加 D.若双缝间距离d减小,而其他条件保持不变,则x1不变 23共 34 页 解析:在双缝干涉实验中,相邻的两条明条纹之间距离 x= ,红绿,x1x2, 故B选项正确,A选项错误. 又由x= 可知,在l、一定的条件下,d越小x越大,故C选 项正确,D选项错误. 答案:BC 24共 34 页 3.用单色光做双缝干涉实验时,在屏上观察到明暗相间的干 涉条纹,如果用波长不同的单色光分别照射到同一双缝时, 则观察到的条纹间距是( ) A.波长大的单色光相邻干涉条纹间的距离较大 B.波长小的单色光相邻干涉条纹间的距离较大 C.相邻两条明条纹间的距离大小与单色光的波长无关 D.由同一单色光形成的同一干涉图样上,相邻明条纹(或暗条 纹)之间的距离是相等的 答案:AD 25共 34 页 4.在双缝干涉实验中,用黄色光得到一个干涉图样.若要使干涉 条纹的间距变宽,可以采取的办法是( ) A.换用绿色的滤光片 B.换用红色的滤光片 C.使光源发出的光更强一些 D.使光屏向双缝靠近一些 E.使双缝间距离变小些 答案:BE 26共 34 页 5.用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示,已知单缝与双 缝间的距离L1=100 mm,双缝与屏的距离L2=700 mm,双缝 间距d=0.25 mm,用测量头来测量亮纹中心的距离,测量头 由分划板目镜手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动, 让分划板的中心刻线对准亮纹的中心(如图所示),记下此时 手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻度线对准另一 条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数. 27共 34 页 28共 34 页 (1)若实验过程中分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条 亮纹的中心时,手轮上的读数如图(甲)和(乙)所示,则对准第1 条时的读数x1=_mm,对准第4条时的读数 x2=_mm; (2)写出计算波长的表达式为_(用符号表示),计算值 =_nm. 2.190 7.868 676 29共 34 页 30共 34 页 点评:本题综合考查学生对实验原理的应用和实验数据的处理 能力.注意手轮读数方法和对= 表达式中各物理量 的理解,学会根据提供的信息建立物理量间的联系. 31共 34 页 6.如图所示,在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,光具座上放 置的光学元件依次为_滤光片 _遮光筒 光屏.对于某种单色光,为减小相邻亮纹(暗纹)间的距离,可采 取_或_的方法 . 光源 单缝双缝 增大双缝间的距离减小双缝到屏的距离 32共 34 页 7.如图所示,某同学在做“用双缝干涉测光的波长”实验时,第一 次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时(图1),游标卡尺的示数 如图(3)所示,第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心时(图 2),游标卡尺的示数如图(4)所示,已知双