44实验用双缝干涉测量光的波长【大单元教学】高二物理（人教版2019选择性）

4.4实验：用双缝干涉测量光的波长第四单元《光》核

心

素

养1物理观念：知道立体电影的观看方法，知道光的偏振现象和光是一种横波。。巩固光的波动性的认知观念。2科学思维：通过对光的偏振现象的分析，知道光的振动方向和传播方向垂直，学会从不同角度思考物理问题。3科学探究：通过观察光的偏振现象，理解光波的是不一样的横波，有着不同的偏振方向，这一特性。探究偏振光的现象和摄影技术在生活中应用。4科学态度与责任：具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，形成探索自然的内在动力，严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度。培养将物理实验成果服务社会生产生活的应用意识。一、驱动问题一个肥皂泡就是一个薄膜，但是它的表面厚度不均匀。白光是由不同波长的色光组成的，通过薄膜干涉后形成漂亮七色景象。光的波长非常的小，不能直接测量；但是光的干涉现象却非常明显。由此启发，你能不能通干涉设计一个测量光的波长的方法？点击播放视频二、实验思路一、实验思路1.实验装置：滤光片二、实验思路一、实验思路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：三、物理量的测量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三、物理量的测量（一）实验器材

双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、刻度尺．光源滤光片双缝遮光筒毛玻璃单缝测量头三、物理量的测量（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。三、物理量的测量（二）物理量的测量

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条纹的中心对齐（如图所示），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。ΔxΔxΔxΔxΔxΔx红光三、物理量的测量为了减小测量误差，可测多个亮条纹间的距离，再求出相邻两个条纹间的距离。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。第1条第7条（二）物理量的测量四、数据分析（一）数据分析设计表格记录实验数据。d是已知的，l和n条亮条纹间的距离a

是直接测量值。双缝干涉dlx1x2aλd1=l1l1l2d2=l1l1l2四、数据分析（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．五、实验方案（一）实验方案请根据上述分析设计实验方案，并与其他同学交流？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：滤光片五、实验方案（一）实验方案2.取下双缝，打开光源，调节光源高度，使它发出的光沿遮光筒轴线照亮屏(中心在同一高度);3.装好单缝和双缝(缝沿竖直方向)，调节透镜，使灯丝的像成在单缝上，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.在单缝和光源间放上红色滤光片，观察红光干涉图样；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：五、实验方案（一）实验方案五、实验方案（二）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．课堂小结用双缝干涉测量光的波长累积法测量ΔX,观察：干涉图样测量操作：调共轴、平行测l、d。公式：滤光片课堂反馈1．利用如图所示的实验装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，正确的有（）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，干涉条纹间距变窄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A课堂反馈【答案】A【详解】A．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，其排列顺序合理，故A正确；B．将滤光片由紫色换成红色，波长λ变长，根据双缝干涉条纹的间距公式条纹间距Δx增大，故B错误；C．将单缝向双缝移动一小段距离后，Δx与此距离无关，干涉条纹间距不变，故C错误；D．测量过程中，把5个条纹间距数成6个，导致Δx变小，则波长测量值偏小，故D错误。故选A。课堂反馈B2．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中（实验装置如图），下列正确的是（

）A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B．测量某条干涉亮条纹位置时，应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐C．为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距D．某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，可以采用的方法是改用蓝光作为入射光课堂反馈课堂反馈3．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课堂反馈课堂反馈4．在“用双缝干涉测光的波长”实验中（实验装置如图）:下列说法哪一个是错误的（）A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C．为了减小测量误差，可用测微目镜测出条亮纹中心间的距离，求出相邻两条亮纹间距A课堂反馈课堂反馈5．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将所用器材按要求安装在如图甲所示的光具座上，然后接通电源使光源正常工作。实验时调节测量头，使分划板中心刻线与一条亮条纹中心对齐，记录为第一条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心线对准第六条亮条纹的中心，记下此时图丙中手轮的示数，已知双缝间距d为