高考物理总复习 8实验 用双缝干涉测量光的波长课件 新人教版选修34.ppt

第8单元实验用双缝干涉测量光的波长 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 由分划板 目镜 手轮等构成 另外还有学生电源 导线 四 实验步骤1 安装仪器 1 将光源 遮光筒 毛玻璃屏依次安放在光具座上 如下图所示 2 接好光源 打开开关 使白炽灯正常发光 调节各部件的高度 使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏 3 安装单缝和双缝 中心位于遮光筒的轴线上 使双缝和单缝相互平行 2 观察与记录 1 调整单缝与双缝间距为几厘米时 观察白光的干涉条纹 2 在单缝和光源间放上滤光片 观察单色光的干涉条纹 例 2012 福建 在 用双缝干涉测光的波长 实验中 实验装置如下图 下列说法哪一个是错误的 答案 a 一 实验操作技巧1 调节双缝干涉仪时 要注意调整光源的高度 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和条纹的中心对齐 记清此时手轮上的读数 转动手轮 使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐 记下此时手轮上的读数 两次读数之差就表示这两条纹间的距离 4 不要直接测 x 要测多个亮条纹的间距再计算得 x 这样可以减小误差 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 二 误差来源及分析测定单色光的波长 其误差主要由测量引起 条纹间距 x测量不准 或双缝到屏的距离测不准都会引起误差 但都属于偶然误差 可采用多次测量取平均值的方法来减小误差 例 现有毛玻璃屏a 双缝b 白光光源c 单缝d和透红光的滤光片e等光学元件 要把它们放在如下图所示的光具座上组成双缝干涉装置 用以测量红光的波长 1 将白光光源c放在光具座最左端 依次放置其他光学元件 由左至右 表示各光学元件的字母排列顺序应为c a 2 本实验的步骤有 取下遮光筒左侧的元件 调节光源高度 使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮 按合理顺序在光具座上放置各光学元件 并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上 用米尺测量双缝到屏的距离 用测量头 其读数方法同螺旋测微器 测量数条亮纹间的距离 在操作步骤 时还应注意 和 3 将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐 将该亮纹定为第1条亮纹 此时手轮上的示数如下图甲所示 然后同方向转动测量头 使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐 记下此时图乙中手轮上的示数 mm 求得相邻亮纹的间距 x为 mm 4 已知双缝间距d为2 0 10 4m 测得双缝到屏的距离l为0 700m 由计算式 求得所测红光波长为 nm 解析 1 滤光片e是从白光中选出单色红光 单缝屏是获取点光源 双缝屏是获得相干光源 最后成像在毛玻璃屏 所以排列顺序为 c e d b a 2 在操作步骤 时还应注意的事项有 放置单缝 双缝时 必须使缝平行 单缝 双缝间距离大约为5 10cm 要保证光源 滤光片 单缝 双缝和光屏的中心在同一轴线上 一 根据干涉条纹判断待查面的平整度 例1 如下图甲所示 用单色光照射透明标准板m来检查平面n的上表面的平滑情况 观察到的图象如图乙所示的条纹中的p和q的情况 这说明 a n的上表面a处向上凸起b n的上表面b处向上凸起c n的上表面a处向下凹陷d n的上表面b处向下凹陷 当b为一小凸起时 则凸起部分 角减小 恢复部分 角又变大 形成先疏后密的干涉条纹 故b c项正确 答案 bc 二 洛埃镜实验 例2 1801年 托马斯 杨用双缝干涉实验研究了光波的性质 1834年 洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果 称洛埃镜实验 1 洛埃镜实验的基本装置如图所示 s为单色光源 m为平面镜 试用平面镜成像作图法在答题卡上画出s经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域 2 设光源s到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和l 光的波长为 在光屏上形成干涉条纹 写出相邻两条亮纹 或暗纹 间距离 x的表达式 解析 1 先作出s经平面镜像点s 然后作出s经平面镜成像的边界光线 其重叠区域如下图所示 触类旁通 雅敏干涉仪可以用来测定气体在各种温度和压强下的折射率 其光路如下图所示 图中s为光源 g1 g2为两块完全相同的玻璃板 彼此平行放置 t1 t2为两个等长度的玻璃管 长度均为d 测量时 先将两管抽空 然后将气体徐徐充入一管中 在e处观察干涉条纹的变化