新教材人教版高中物理选择性必修第一册 4.4实验：用双缝干涉测量光的波长 教学课件

1、第四章 光4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长1.知道“用双缝干涉测量光的波长”的实验原理以及影响干涉条纹间距的因素. 2.知道实验中各器材的作用，会用双缝干涉测光的波长. （重点）学习目标一、实验思路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。新课讲解光源发出的光经滤光片（装在单缝前）成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹，并由 x 计算出光的波长。透镜的作用是使射向单缝的光更集中。各实验器材的作用：

2、一、实验思路一、实验思路组装实验仪器：根据 x可知，本实验需要测量的物理量是双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离x（双缝间的距离 d 已知）。具体操作如下。l 的测量 双缝到屏的距离 l 可以用刻度尺测出。 x 的测量 相邻两条亮条纹间的距离x 需用测量头测出。测量头通常有两（图 ），但都由分划板、目镜、手轮等构成。转动手轮，分划板会左右移动。二、物理量的测量测量头测量时，应使分划板的中心刻线与条纹的中心对齐（图 ），记下此时手轮上的读数。然后转动测量头，使分划板中心刻线与另一条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数。两次读数之差表示这两个条纹间的距离 x。为了减小测量误差，可测多个亮条纹

3、间的距离，再求出相邻两个条纹间的距离。例如，可测出 n 个亮条纹间的距离 a，再求出相邻两个亮条纹间的距离 x 。分划板中心刻线二、物理量的测量 实验前先取下双缝，打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮。然后放好单缝和双缝。注意使单缝与双缝相互平行，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上。 做好以上调整后，在单缝与光源之间放上滤光片就可以观察到单色光的双缝干涉图样（图 ）。三、进行实验不同双缝、不同色光的双缝干涉条纹 测量双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 x。 分别改变滤光片的颜色和双缝的距离，观察干涉条纹的变化，并求出相应的波长。三、进行实验不同双缝、不

4、同色光的双缝干涉条纹演示视频三、进行实验 设计表格记录实验数据。d 是已知的，l 和 n 个亮条纹间的距离 a 是直接测量值。由 x 可以求出相邻两个亮条纹间的距离x。最后，根据 x算出波长。四、数据分析1单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的中心轴线上，双缝到单缝的距离应相等2测双缝到屏的距离l时，用毫米刻度尺多次测量取平均值3测条纹间距x时，采用累积法，即用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻的两条亮条纹间的距离x .五、实验注意事项 用光传感器可以更方便地演示双缝干涉现象。 图是实验装置图（实验在暗室中进行）。光源在铁架台的最上端，中间是刻有双缝的挡板，下面是光传感器。这个实验

5、的光路是自上而下的。 图中带有白色狭长矩形的小盒是光传感器，沿矩形的长边分布着许多光敏单元。传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后，在显示器上显示出来。拓展学习用光传感器做双缝干涉的实验用传感器和计算机观察双缝干涉的实验装置 根据显示器上干涉图像的条纹间距，可以算出光的波长。 与右图的方法相比，这种方法除了同样可以测量条纹间距外，它还可以方便、形象地展示亮条纹的分布，并能测出传感器上各点的光照强度。 拓展学习用光传感器做双缝干涉的实验例1、(多选)利用如图所示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，下列说法中正确的是( )A实验装置中的元件分别为滤光片、单缝、双缝B将滤光片由紫色换成红色，

6、干涉条纹间距变宽C将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D测量过程中，误将5个条纹间距数成6个，波长测量值偏大AB当堂小练【答案】AB【解析】滤光片的作用是使入射光变成单色光，单缝的作用是使入射光变成线光源，双缝的作用是形成相干光源，其排列顺序是滤光片、单缝、双缝，A正确；将滤光片由紫色换成红色，透过的单色光波长变长，根据双缝干涉条纹的间距公式x 知，干涉条纹间距x变宽，B正确；将单缝向双缝移动一小段距离，由x 可知，干涉条纹间距与此距离无关，故干涉条纹间距不变，C错误；测量过程中，误将5个条纹间距数成6个，导致x变小，则波长测量值偏小，D错误。例2、在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如图所示。双缝间的距离d3 mm。(1)若测定红光的波长，应选用_色的滤光片。红(2)若测得双缝与屏之间的距离为0.70 m，通过测量头(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500 mm)观察第1条亮纹的位置如图甲所示，观察第5条亮纹的位置如图乙所示，则可求出红光的波长_ m。(保留三位有效数字)6.86107【答案】(1) 红 （2） 6.86107【解析】(1)若测红