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（2019）选择性必修第一册

新人教版选择性必修一第四章光第4节用双缝干涉测量光的波长光发生双缝干涉时，相邻两条亮纹间距△x、双缝间距d、双缝到屏的距离L、单色光的波长λ满足：，下面我们利用这个结果，通过双缝干涉实验测量光的波长二、光的折射新课引入S1S2P1Pld新课讲授1.实验装置：滤光片学习任务一：实验思路新课讲授2.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∆x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：学习任务一：实验思路1.l的测量：双缝到屏的距离l可以用刻度尺测出。滤光片l学习任务二：物理量的测量新课讲授2.∆x的测量：相邻两条亮条纹间的距离∆x需用测量头测量。两种测量头都由分划板、目镜、手轮等构成。学习任务二：物理量的测量

测量时，应使分划板的中心刻线与条纹的中心对齐（图4.4-3），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，可测多个亮条纹间的距离，再求出相邻两个条纹间的距离。新课讲授1.将光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示：滤光片学习任务三：进行实验2.接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。3.调节各元件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。4.安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距5～10cm，这时可观察白光的干涉条纹。5.在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。学习任务三：进行实验新课讲授6.用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的)。7.调节测量头，使分划板中心刻线与某条(记为第1条)亮纹中心对齐，记下此时测量头刻度x1，再记下第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：学习任务三：进行实验学习任务四：数据分析①查看双缝间的距离d，测量双缝到屏的距离l，利用公式求出该单色光的波长②重复实验，求出波长的平均值③换用不同颜色的滤光片，观察干涉条纹的异同，求出相应的波长.数据记录红光绿光第1次第2次第1次第2次双缝间距d/m双缝片到屏的距离l/m手轮读数a1/m手轮读数a2/m移动条纹数n-1相邻亮条纹间距Δx/m波长a/m波长平均值λ/m学习任务四：数据分析新课讲授2.误差分析：(1)l的测量误差:本实验中双缝到光屏的距离较长,l的测量误差不太大,但也应选用毫米刻度尺测量.并用多次测量求出平均值的办法减小实验误差.(2)测量条纹间距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.学习任务四：数据分析新课讲授3.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､双缝和光屏的中心轴在遮光筒的轴线上.(3)测量头的分划板中心刻线要对准条纹的中心.学习任务四：数据分析新课讲授实验演示实验演示

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新课讲授拓展学习1．用双缝干涉测量光的波长实验装置如图所示，得到不同色光、不同双缝的干涉条纹，如图甲、乙、丙所示。甲、乙为不同单色光通过相同双缝产生的条纹，乙、丙为同种单色光通过不同双缝产生的条纹，则（）A．若单缝和双缝不平行，毛玻璃上没有干涉条纹B．在遮光筒中没有干涉现象发生C．甲图单色光波长小于乙图单色光波长D．乙图双缝间距小于丙图双缝间距C课堂练习当堂达标训练2、(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①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝B．将滤光片由紫色换成红色，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当堂达标训练3.我们用如图所示的装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验.(1)将实验仪器按要求安装在光具座上,则在图甲中A、B处分别应该安装的器材和滤光片的位置分别是

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A.A处为双缝、B处为单缝,滤光片在光源和凸透镜之间B.A处为单缝、B处为双缝、滤光片在A和B之间C.A处为双缝,B处为单缝、滤光片在遮光筒内D.A处为单缝、B处为双缝、滤光片在凸透镜和A之间[解析]为获取两个单色线光源,A处应为单缝、B处应为双缝,滤光片在凸透镜和A之间.故选D.

当堂达标训练(2)若在实验当中,某同学观察到以下图像,即测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,若继续移动目镜观察,将会使测量结果出现偏差,所以需要对仪器进行调整,使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上,下面操作中可行的有

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A.调节拨杆方向B.其他不动,测量头旋转一个较小角度C.其他不动,遮光筒旋转一个较小角度D.将遮光筒与测量头整体旋转一个较小角度[解析]因为有清晰的干涉图样,所以不用调节拨杆方向,题中问题是分划板中心线与干涉条纹不平行,所以应调节测量头使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上,所以其他不动,将测量头旋转一个较小角度,或者其他不动,将遮光筒旋转一个较小角度,A、D错误,B、C正确.

当堂达标训练(3)已知双缝间距离d=0.20mm,双缝到毛玻璃屏间的距离为l=75.0cm,如图丙所示,实验时先转动测量头上的手轮,使与游标卡尺相连的分划线对准图丁所示的第1条明条纹,此时卡尺的主尺和游标的位置如图戊所示,然后再转动手轮,使与游标卡尺相连的分划线向右边移动,直到对准第5条明条纹,如图丁所示,此时卡尺的主尺和游标的位置如图己所示,则游标卡尺上的读数x2=

mm.由以上已知数据和测量数据,则该单色光的波长是

m.

当堂达标训练4.双缝干涉测光的波长的实验装置如图甲所示,已知单缝与双缝间的距离l1=100mm,双缝与屏的距离l2=700mm,双缝间距d=0.25mm。用测量头来测量亮条纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准亮条纹的中心(如图乙所示),记下此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数。当堂达标训练(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮条纹的中心时,手轮上的读数如图丙所示,