第4节　实验：用双缝干涉测量光的波长 课件

物理第四章光第4节实验：用双缝干涉测量光的波长01基础储备明确原理02热点实验典例解读03分层演练素养达标一、实验目的1．用双缝干涉实验装置测量光的波长．2．学习测量微小距离的方法．二、实验器材光具座、双缝干涉仪(由光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头组成)、学生电源．四、实验步骤1．如图甲所示，在光具座上把各光学元件装配好．从遮光筒上取下双缝，打开电源，调节光源的高度，直到光束能沿遮光筒的轴线射到毛玻璃屏的中心，放上单缝和双缝，使它们的距离为5～10cm，并保持缝相互平行．2．观察光屏上的白光干涉条纹的特点．给光源加上不同的滤光片，看条纹的色彩、间距发生了什么变化，相邻亮条纹(或暗条纹)的间距是否相等．3．记下双缝间的距离d和双缝到光屏的距离l.4．转动手轮，先使分划板中心刻线对准某条亮条纹中心，如图乙所示，记下此时的读数．继续转动手轮，使分划板中心刻线移过n条条纹，对齐另一亮条纹中心，再记下此时的读数．转动手轮进行测量时，一次测量中不要反向旋转．5．把测量结果记录在数据表格中，算出两次读数之差，并求出相邻亮条纹(或暗条纹)的平均间距Δx.求出光的波长．六、误差分析本实验为测量性实验，因此应尽一切办法减少有关测量的误差．1．双缝到屏的距离l的测量误差因本实验中双缝到屏的距离非常长，l的测量误差不太大，但也应选用毫米刻度尺测量，并用多次测量求平均值的办法减小相对误差．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时读数不准确．热点一对实验原理及注意事项的考查【例1】如图，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥毛玻璃．(1)②、③、④三个光学元件依次为________(填正确答案的标号)；A．滤光片、单缝、双缝 B．单缝、滤光片、双缝C．单缝、双缝、滤光片 D．滤光片、双缝、单缝(2)如果实验时将红光滤光片换为绿光滤光片，则相邻亮纹(暗纹)间的距离________(填“变大”或“变小”)．[答案]

(1)A

(2)变小[针对训练1]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，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉实验装置，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的排列顺序应为C、________、________、________、A.(2)将激光束照在双缝上，在光屏上观察到的现象是选项中的________．(3)保持双缝到光屏的距离不变，换用间隙更小的双缝，在光屏上观察到的条纹间距将__________________________；保持双缝间隙不变，减小双缝到光屏的距离，在光屏上观察到的条纹间距将______________．(均选填“变宽”“变窄”或“不变”)答案：(1)E

D

B

(2)A

(3)变宽变窄热点二仪器的使用和数理处理【例2】图甲是利用双缝干涉测量某单色光波长的实验装置，测得双缝屏到毛玻璃屏的距离l为0.2m、双缝间的距离d为0.4mm，图乙是通过该仪器的观测装置看到的毛玻璃屏上的干涉图样，其中1、2、3、4、5…是亮条纹的编号，图丙、图丁是利用该仪器测光的波长时观察到的情景，图丙是测第1号亮条纹的位置，此时观测装置上千分尺的读数为__________mm，图丁是测第4号亮条纹的位置，此时观测装置上千分尺的读数为__________mm.根据上面测出的数据可知，相邻两条亮条纹间的距离Δx＝__________mm，计算波长的数学表达式λ＝________，被测光的波长为________nm.[针对训练2]在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将实验器材按要求安装在光具座上，如图所示．在实验前已获知的数据有：双缝的间距为d，双缝到屏的距离为L.(1)为了达到实验目的，根据已标明的实验器材，可判断出M处的实验器材是________．(2)分别选用红色和蓝色滤光片做实验，得到的干涉图样是如下四幅图中的两幅．则用红色滤光片做实验得到的干涉图样是其中的________．(3)经测量，红光相邻两条干涉亮条纹间的距离为Δx，请据此写出能够反映红光波长大小的表达式

λ＝________________．(4)该实验中L＝700mm，已知d的数量级为10－4m，相邻两条亮条纹间距的数量级为10－3m，由此可推断红光的波长数量级约为________m.A．