高中物理(新教材)选修1课件2：4 4 实验：用双缝干涉测量光的波长 人教版

第4章光4实验：用双缝干涉测量光的波长一、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；(2)掌握测定单色光的波长的方法。二、实验原理单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)纹间的距离Δx与双缝间的距离d、双缝到屏的距离l、单色光的波长λ之间满足

三、实验器材双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺。1．器材的安装与调整(1)先将光源(线状光源)、遮光筒依次放于光具座上，调整光源的高度，使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮。(2)将单缝和双缝安装在光具座上，使线状光源、单缝及双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上，并注意使双缝与单缝相互平行，在遮光筒有光屏一端安装测量头，调整分划板位置到分划板中心刻线位于光屏中央。四、实验步骤2.观察（1）调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。四、实验步骤3.记录（1）调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1,转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n条相邻的明条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数a2,则相邻两条纹间的距离（条纹宽度）（2）换用不同的滤光片，测量其他色光的波长。

五、数据分析六、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着亮(或暗)纹的中心。(4)要多测几条亮纹(或暗纹)中心间的距离，再求Δx。(5)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。

七、误差分析(1)测双缝到屏的距离

l带来的误差，可通过选用毫米刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差。(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。例1

在用双缝干涉测量光的波长实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图所示),单缝保持竖直方向,并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知,毛玻璃屏与双缝屏间的距离为l。(1)组装仪器时,单缝和双缝的空间关系应该为

。

A.a代表单缝,b代表双缝B.a代表双缝,b代表单缝C.二者相互垂直放置D.二者相互平行放置典例精析解析

(1)双缝的光来自单缝,因此单缝距离光源更近,A正确,B错误;双缝与单缝应该平行放置,C错误,D正确。AD例1

在用双缝干涉测量光的波长实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图所示),单缝保持竖直方向,并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知,毛玻璃屏与双缝屏间的距离为l。(1)组装仪器时,单缝和双缝的空间关系应该为

。

A.a代表单缝,b代表双缝B.a代表双缝,b代表单缝C.二者相互垂直放置D.二者相互平行放置典例精析解析

(1)双缝的光来自单缝,因此单缝距离光源更近,A正确,B错误;双缝与单缝应该平行放置,C错误,D正确。AD(2)将红色滤光片改为绿色滤光片,其他实验条件不变,在目镜中仍可看见清晰的条纹,则

。

A.条纹为竖条纹

B.条纹为横条纹C.与红光相比条纹间距变窄

D.与红光相比条纹间距变宽(3)经计算可得两个相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离为Δx,则这种光的波长为λ=

(用题中所给字母表示)。

AC

例2

如图所示是用双缝干涉测光波波长的实验设备示意图。(1)转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹,读出手轮的读数如图乙所示。继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第8条亮条纹,读出手轮的读数如图丙所示。则相邻两亮条纹的间距是

mm(结果保留三位有效数字)。

(2)如果已经量得双缝的间距是0.3mm,双缝和光屏之间的距离是900mm,则待测光的波长是

m(结果保留三位有效数字)。

1、在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（）

A.改用红色激光 B.改用蓝色激光C.减小双缝间距 D.将屏幕向远离双缝的位置移动E.将光源向远离双缝的位置移动ACD随堂演练2、在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，选用红色滤光片和间距为0.20mm的双缝，双缝与屏的距离为600mm.某同学正确操作后，在目镜中看到如图甲所示的干涉条纹.换成紫色滤光片正确操作后，使测量头分划板刻线与第k级暗条纹中心对齐，在目镜中观测到的是图乙中的_____(填字母)，此时测量头的读数为25.70mm.沿同一方向继续移动测量头使分划板刻线与第k＋5级暗条纹中心对齐，此时测量头标尺如图丙所示，其读数是_______mm，紫光的波长等于_____nm.D19.404202、在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，选用红色滤光片和间距为0.20mm的双缝，双缝与屏的距离为600mm.某同学正确操作后，在目镜中看到如图甲所示的干涉条纹.换成紫色滤光片正确操作后，使测量头分划板刻线与第k级暗条纹中心对齐，在目镜中观测到的是图乙中的_____(填字母)，此时测量头的读数为25.70mm.沿同一方向继续移动测量头使分划板刻线与第k＋5级暗条纹中心对齐，此时测量头标尺如图丙所示，其读数是_______mm，紫光的波长等于_____nm.D19.404203、在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图所示.双缝间的距离d＝3mm.若测定红光的波长，选用红色的滤光片，实验中测得双缝与屏之间的距离为0.70m，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0.500mm)观察第1条亮条纹的位置如图7甲所示，其读数为____mm；观察第5条亮条纹的位置如图乙所示，其读数为______mm.则可求出红光的波长λ＝__________m.6.86×10－700.640解析：由测量头的数据可知a1＝0，a2＝0.640mm，备用工具&资料2、在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，选用红色滤光片和间距为0.20mm的双缝，双缝与屏的距离为600mm.某同学正确操作后，在目镜中看到如图甲所示的干涉条纹.换成紫色滤光片正确操作后，使测量头分划板刻线与第k级暗条纹中心对齐，在目镜中观测到的是图乙中的_____(填字母)，此时测量头的读数为25.70mm.沿同一方向继续移动测量头使分划板刻线与第k＋5级暗条纹中心对齐，此时测量头标尺如图丙所示，其读数是_______mm，紫光的波长等于_____nm.D19.40420(2)如果已经量得双缝的间距是0.3mm,双缝和光屏之间的距离是900mm,则待测光的波长是

m(结果保留三位有效数字)。

三、实验器材双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺。1．器材的安装与调整(1)先将光源(线状光源)、遮光筒依次放于光具座上，调整光源的高度，使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮。(2)将单缝和双缝安装在光具座上，使线状光源、单缝及双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上，并注意使双缝与单缝相互平行，在遮光筒有光屏一端安装测量头，调整分划板位置到分划板中心刻线位于光屏中央。四、实验步骤五、数据分析六、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着亮(或暗)纹的中心。(4)要多测几条亮纹(或暗纹)中心间的距离，再求Δx。(5)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。

例1

在用双缝干涉测量光的波长实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图所示),单缝保持竖直方向,并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器