4.4实验用双缝干涉测量光的波长课件高二上学期物理人教版选择性2

4.4实验：用双缝干涉测量光的波长学习目标1、会根据干涉条纹的间距和光的波长之间的关系，确定测量光的波长的实验思路。2、能设计实验方案并正确操作实验器材，得到明显的干涉条纹。3、知道两种测量头的操作和读数规则，并获得数据。4、对测量数据进行整理，得到波长的测量值。课堂引入同学们，你见过最精密的尺子是什么？可能是千分尺，千分尺的精确度可以达到10-5m,你知道，可光的波长比这个还有小的很多，光的波长是怎样被测量出来的，你能根据之前学习过的知识设计实验方案吗？相邻两个明(或暗)条纹中心间距离：同出一源，一分为二一、实验原理二、实验器材滤光片：装在单缝前，使光成为单色光单缝：作为线光源双缝：作为两个相干光源毛玻璃屏：在屏上观察干涉条纹通过透镜的汇聚作用，使经过单缝的光更集中。（二）物理量的测量根据

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（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。

的测量：相邻两条亮条纹间的距离需用测量头测出。测量头通常有两种（如图所示），但都由分划板、目镜、手轮等构成。相邻两条亮条纹间距

∆x用双缝干涉仪自带的测量头测量分划板目镜手轮转动手轮，分划板会左右移动。测量时，应使分划板的中心刻线与亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数。然后转动手轮，使分划板中心刻线与另一亮条纹的中心对齐，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。螺旋测微器游标卡尺

为了减小测量误差，可测多个亮条纹间的距离，再求出相邻两个条纹间的距离。（可测出

n

条亮条纹间的距离a，再求出相邻两个亮条纹间的距离

）第1条第n条读数：X1读数：X215205100202515第1条时读数第n条时读数1520510030354045单缝双缝三、实验器材游标卡尺目镜测量头1.把长约1m的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏；2.共轴：打开光源，在不放单双缝时，调节光源各元件高度，使它发出的光沿遮光筒轴线照亮屏(中心在同一高度);3.装缝：装好单缝和双缝(缝沿竖直方向)，单、双缝距离适当5-10cm。调节单、双缝，使缝平行，这时在屏上会看到白光的干涉图样；4.放滤光片：在单缝前放滤光片光源滤光片单缝双缝遮光筒屏透镜三、实验步骤5.调节测量头，使分划板中心刻线与左端某条(记为第1条)亮纹中心对齐，记下此时测量头刻度x1，将测量头朝右端移动，记下第n条亮纹中心位置x2；则第1条亮纹与第n条亮纹中心间距为a=x2-x1，

则相邻亮纹间距为：6.已知双缝间的距离d，测出双缝到屏的距离L，由

，计算红光的波长。四、实验步骤第1条第7条读数：X1读数：X2五、数据处理1.Δx的测量是相邻n各两条纹之间的距离2.L要多次测量求平均值。3.多组数据求平均值（二）误差分析哪些因素会导致实验有误差？1．测双缝到屏的距离l带来的误差，可通过选用mm刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差．2.通过测量多条亮条纹间的距离来减小测量误差．3．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．注意事项1.双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件。2.滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去。3.安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，间距大约5～10cm。4.常见问题的成因：照在像屏上的光很弱主要是由于灯丝与单缝、双缝、遮光筒不共轴线所致；干涉条纹不清晰的主要原因一般是单缝与双缝不平行。5.测量头在使用时应使中心刻线对应着亮条纹的中心。6.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近。常见问题及注意事项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应着亮(或暗)纹的中心．4．要多测几个亮纹(或暗纹)中心间的距离，再求Δx.5．调节的基本依据是：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．常见问题1）看不到图样或图样较暗；2）干涉条纹是斜的；3）条纹不清晰。原因：双缝不是竖直放置的。原因：单缝、双缝的放置方向不平行。原因：光源、透镜、遮光筒不共轴。注意事项创新方案：用光传感器做双缝干涉的实验1.实验装置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。这个实验的光路是自上而下的。2.光传感器是一个小盒，在图中为白色狭长矩形部分，沿矩形的长边分布着许多光敏单元。这个传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后，在显示屏上显示出来。根据显示器上干涉图像的条纹间距，从而算出光的波长。3.这种方法除了同样可以测量条纹间距外，它还可以方便、形象地在显示屏上展示亮条纹的分布，并能定量地描绘传感器上各点的光照强度。二、实验器材一、实