2022版高中物理第十三章4实验用双缝干涉测量光的波长课件新人教版选修3_4

1、4 4实验实验: :用双缝干预测量光的波长用双缝干预测量光的波长实验解读实验解读 掌握根底掌握根底一、实验目的一、实验目的1.1.观察白光及单色光的双缝干预图样观察白光及单色光的双缝干预图样. .2.2.会用双缝干预实验测量单色光的波长会用双缝干预实验测量单色光的波长. .二、实验原理二、实验原理1.1.光源发出的光经滤光片成为单色光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单色光通过单缝后相当于线光源源, ,经双缝产生稳定的干预图样经双缝产生稳定的干预图样, ,通过屏可以观察到明暗相间的干预通过屏可以观察到明暗相间的干预条纹条纹. .如果用白光通过双缝可以观察到彩色条纹如

2、果用白光通过双缝可以观察到彩色条纹. .三、实验器材三、实验器材毫米刻度尺、光具座、单缝、双缝、滤光片毫米刻度尺、光具座、单缝、双缝、滤光片( (红、绿各一片红、绿各一片) )、遮光筒、遮光筒、光源、毛玻璃屏、测量头光源、毛玻璃屏、测量头( (目镜、分划板、手轮等目镜、分划板、手轮等).).科学探究科学探究 突破创新突破创新一、实验操作一、实验操作1.1.按如下图安装仪器按如下图安装仪器. .2.2.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. .3.3.使光源发光使光源发光, ,在光源和单缝之间加红在光源和单缝之间加红( (或

3、绿或绿) )色滤光片色滤光片, ,通过遮光筒上的通过遮光筒上的测量头测量头, ,仔细调节目镜仔细调节目镜, ,观察单色光的干预条纹观察单色光的干预条纹, ,撤去滤光片撤去滤光片, ,观察白光的观察白光的干预条纹干预条纹( (彩色条纹彩色条纹).).4.4.加装滤光片加装滤光片, ,通过目镜观察单色光的干预条纹通过目镜观察单色光的干预条纹, ,同时调节手轮同时调节手轮, ,使分使分划板的中心刻线对齐某一亮纹的中心划板的中心刻线对齐某一亮纹的中心, ,记下手轮的读数记下手轮的读数, ,然后继续转动然后继续转动使分划板移动使分划板移动, ,直到分划板的中心刻线对齐另一亮纹中心直到分划板的中心刻线对齐

4、另一亮纹中心, ,记下此时手记下此时手轮读数和移过分划板中心刻度线的亮条纹数轮读数和移过分划板中心刻度线的亮条纹数n.n.6.6.换用另一滤光片换用另一滤光片, ,重复步骤重复步骤4,5,4,5,并求出相应的波长并求出相应的波长. .三、误差分析三、误差分析产生原因产生原因减小方法减小方法干涉条纹没有调到最清晰干涉条纹没有调到最清晰调节遮光筒的长杆调节遮光筒的长杆, ,拨动双缝拨动双缝分划板刻线与干涉条纹不平行分划板刻线与干涉条纹不平行, ,中心中心刻线没有恰好位于条纹中心刻线没有恰好位于条纹中心转动测量头手轮转动测量头手轮, ,使中心刻线对使中心刻线对齐某条亮纹中心齐某条亮纹中心双缝到屏的距

5、离双缝到屏的距离l l的测量出现误差的测量出现误差多次测量求平均值多次测量求平均值四、本卷须知四、本卷须知1.1.放置单缝和双缝时放置单缝和双缝时, ,必须使缝互相平行必须使缝互相平行. .2.2.要保证光源、滤光片、单缝、双缝和屏的中心在同一条轴线上要保证光源、滤光片、单缝、双缝和屏的中心在同一条轴线上. .3.3.测量头的中心刻线要与亮条纹的中心对齐测量头的中心刻线要与亮条纹的中心对齐. .4.4.测量头分为两种测量头分为两种, ,其测量原理分别为螺旋测微器和游标卡尺其测量原理分别为螺旋测微器和游标卡尺. .5.5.要多测几个亮条纹中心间的距离要多测几个亮条纹中心间的距离, ,再求再求x.

6、x.典例研析典例研析 拓展提升拓展提升类型一实验操作与本卷须知类型一实验操作与本卷须知 例例1 1 如下图如下图, ,在在“用双缝干预测量光的波长实验中用双缝干预测量光的波长实验中, ,光具座上放置的光具座上放置的光学元件依次为光学元件依次为: :光源光源, , , , ,遮光筒遮光筒, ,毛玻璃毛玻璃. .(1)(1), , ,三个光学元件依次为三个光学元件依次为. . A.A.滤光片、单缝、双缝滤光片、单缝、双缝 B.B.单缝、滤光片、双缝单缝、滤光片、双缝C.C.单缝、双缝、滤光片单缝、双缝、滤光片 D.D.滤光片、双缝、单缝滤光片、双缝、单缝解析解析:(1):(1)根据实验原理根据实验

7、原理, ,白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝, ,应应选选A.A.答案答案: :(1)A(1)A(2)(2)如果实验时将红色滤光片换为绿色滤光片如果实验时将红色滤光片换为绿色滤光片, ,那么相邻亮纹那么相邻亮纹( (暗纹暗纹) )间间的距离的距离.A.A.变大变大B.B.变小变小C.C.不变不变D.D.可能变大可能变小可能变大可能变小答案答案: :(2)B(2)B 针对训练针对训练11在观察光的双缝干预现象的实验中在观察光的双缝干预现象的实验中: :(1)(1)将激光束照在如图将激光束照在如图( (乙乙) )所示的双缝上所示的双缝上, ,在光屏上观察到的现象是

8、图在光屏上观察到的现象是图( (甲甲) )中的中的.解析解析:(1):(1)双缝干预图样是平行且等宽的明暗相间的条纹双缝干预图样是平行且等宽的明暗相间的条纹,A,A图正确图正确; ;答案答案: :(1)A(1)A(2)(2)换用间隙更小的双缝换用间隙更小的双缝, ,保持双缝到光屏的距离不变保持双缝到光屏的距离不变, ,在光屏上观察在光屏上观察到的条纹宽度将到的条纹宽度将; ;保持双缝间隙不变保持双缝间隙不变, ,减小光屏到双缝的距离减小光屏到双缝的距离, ,在光屏上观察到的条纹宽度将在光屏上观察到的条纹宽度将.(.(以上均选填以上均选填“变宽变宽“变窄变窄或或“不变不变)答案答案: :( (2

9、)2)变宽变窄变宽变窄类型二实验原理与数据处理类型二实验原理与数据处理 例例2 2 图图( (甲甲) )是利用双缝干预测某单色光波长的实验装置是利用双缝干预测某单色光波长的实验装置. .测得双缝屏测得双缝屏到毛玻璃屏的距离为到毛玻璃屏的距离为0.2 m,0.2 m,双缝之间的距离为双缝之间的距离为0.4 mm.0.4 mm.图图( (乙乙) )是通过该是通过该仪器的观测装置看到毛玻璃屏上的干预图样仪器的观测装置看到毛玻璃屏上的干预图样, ,其中其中1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,是明条是明条纹的编号纹的编号. .图图( (丙丙) )、图、图( (丁丁) )是利用该仪器测光的波长时观察到

10、的情景是利用该仪器测光的波长时观察到的情景, ,图图( (丙丙) )是测第是测第1 1条明条纹的位置时的情景条明条纹的位置时的情景, ,此时手轮的读数为此时手轮的读数为mm,mm,图图( (丁丁) )是测第是测第4 4条明条纹的位置时的情景条明条纹的位置时的情景, ,此时手轮的读数为此时手轮的读数为mm.mm.根据上面测出的数据可知根据上面测出的数据可知, ,被测光的波长为被测光的波长为nm.nm. 答案答案: :668668方法总结方法总结(1)(1)一个条纹间距是指两相邻亮一个条纹间距是指两相邻亮( (或暗或暗) )条纹中心的距离条纹中心的距离. .(2)(2)该类问题测量头的读数有两种情

11、况该类问题测量头的读数有两种情况: :一是与游标卡尺的读数一样一是与游标卡尺的读数一样, ,另一个是与螺旋测微器的读数一样另一个是与螺旋测微器的读数一样. .(4)(4)注意注意xx和和,l,d,l,d的单位要统一的单位要统一. . 针对训练针对训练2 2 在在“用双缝干预测量光的波长实验中用双缝干预测量光的波长实验中, ,实验装置如图实验装置如图( (甲甲) )所示所示. .(1)(1)以白炽灯为光源以白炽灯为光源, ,对实验装置进展了调节并观察实验现象后对实验装置进展了调节并观察实验现象后, ,总结出总结出以下几点以下几点, ,你认为正确的选项是你认为正确的选项是. . A.A.单缝和双缝

12、必须平行放置单缝和双缝必须平行放置B.B.各元件的中心可以不在遮光筒的轴线上各元件的中心可以不在遮光筒的轴线上C.C.双缝间距离越大呈现的干预条纹越密双缝间距离越大呈现的干预条纹越密D.D.将滤光片移走那么无干预现象产生将滤光片移走那么无干预现象产生答案答案: :(1)AC(1)AC(2)(2)当测量头中的分划板中心刻线第一次对齐当测量头中的分划板中心刻线第一次对齐A A条纹中心时条纹中心时, ,游标卡尺的游标卡尺的示数如图示数如图( (丙丙) )所示所示, ,第二次分划板中心刻度线对齐第二次分划板中心刻度线对齐B B条纹中心时条纹中心时, ,游标卡游标卡尺的示数如图尺的示数如图( (戊戊) )所示所示. .双缝间距为双缝间距为0.5 mm,0.5 mm,从双缝到屏的距离为从双缝到屏的距离为 1 m, 1 m,那么图那么图( (戊戊) )中游标卡尺的示数为中游标卡尺的示数为 mm, mm,所测光波的波长为所测