2022-2023學年粵教版（2019）選擇性必修第一冊 4.5用雙縫干涉實驗測定光的波長 課件（28張PPT）

用雙縫干涉實驗測定光的波長光源雙縫屏S1S2振動加強的地方出現(xiàn)亮條紋光的雙縫干涉單縫獲得一個線光源(若是激光，可不用單縫)將同一束光分成兩束頻率相同且振動情況完全一致的相干光．形成亮紋的條件：振動減弱的地方出現(xiàn)暗條紋形成暗紋的條件：（k＝1，2…）光的雙縫干涉

雙縫屏

激光束d：雙縫間距(μm級別)

l：雙縫到屏的距離(cm)由于

d?l，運用幾何知識，得則相鄰兩個亮/暗條紋間距為：由于

θ

很小(近軸)

，得則亮紋到中心的距離：以亮紋為例：θθ?r可見光的波長范圍在400～760nm之間思考：新課引入新課引入螺旋測微器的精確度為0.01mm，遠大于可見光的波長范圍400～760nm如何測量單色光的波長？雙縫干涉實驗2.原理：1.得到干涉條紋；實驗思路d：雙縫間距

l：雙縫到屏的距離?x：相鄰明/暗紋間距條紋間距?xaa2a1測量?x時，要測量n個亮紋(或暗紋)中心間的距離a，此時間距數(shù)為n-1雙縫干涉儀（光具座、光源、透鏡、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭）實驗裝置實驗器材光具座：帶有刻度尺的底座，上方安裝光學元件實驗器材光源：燈泡光源（最好為線狀燈絲）實驗器材透鏡：使穿過單縫的光更加集中實驗器材濾光片：裝在單縫前，使光成為單色光實驗器材單縫：獲得線光源雙縫：獲得兩個相干光源實驗器材遮光筒：防止外界光干擾實驗實驗器材毛玻璃屏：在屏上觀察干涉條紋測量頭：類似于游標卡尺或螺旋測微器實驗器材測量頭：類似于游標卡尺或螺旋測微器測量時：使分劃板中心刻線對準亮條紋的中央分劃板中心刻線手輪刻度a2a1兩個測量條紋間的距離a=a2－a1實驗器材測量頭：類似于游標卡尺或螺旋測微器測量頭分兩種，一種是用游標卡尺進行測量，一種是螺旋測微器進行測量，在移動測量頭的過程中，十字線始終處于觀察視野中的中心位置。實驗步驟1、先將光源、遮光筒依次放于光具座上，如圖所示，調(diào)整光源的高度，使它發(fā)出的一束光沿著遮光筒的軸線把屏照亮。實驗步驟2、將透鏡、單縫和雙縫依次安裝在光具座上，使光源、單縫及雙縫三者的中心位于遮光筒的軸線上，并注意使雙縫與單縫相互平行，在遮光筒有光屏一端安裝測量頭，調(diào)整分劃板位置到分劃板中心刻線位于光屏中央。觀察白光和單色光的干涉條紋1、調(diào)節(jié)撥桿的位置，使單雙縫相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上，這時通過測量頭上的目鏡觀察干涉條紋。若干涉條紋不清晰，可繼續(xù)調(diào)節(jié)長桿直至干涉條紋清晰明亮。此時，在屏上就會看到白光的雙縫干涉圖樣。2、將紅色(或綠色)濾光片套在單縫前面，通過目鏡可看到單色光的雙縫干涉條紋。觀察白光和單色光的干涉條紋1、單色光的干涉圖樣：干涉條紋是等間距的明暗相間的單色條紋；2、白光的干涉圖樣：中央條紋是白色的，兩側(cè)是對稱的彩色條紋．且第一級亮條紋中，紅色在最外側(cè)。(1)白光是由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色組成的復色光，且從紅光到紫光波長逐漸變短．(2)各種色光都能形成明暗相間的條紋，都在中央條紋處形成亮條紋，從而復合成白色條紋．(3)兩側(cè)條紋間距與各色光的波長成正比，條紋不能完全重合，這樣便形成了彩色干涉條紋．原理干涉圖樣實驗步驟3、轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線對齊某條亮紋的中央，記下手輪上的讀數(shù)a1；轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線移動至另一條亮條紋的中央，記下此時手輪上的讀數(shù)a2；并記下兩次測量的條紋數(shù)n。4、查看說明書中，雙縫到光屏的距離l以及雙縫間距d。6、換用不同的濾光片重復上述步驟。5、代入波長計算公式，求出單色光的波長。實驗結(jié)果綠光參考波長范圍：492~577nm紅光參考波長范圍是：625~740nm綠光波長測量值517.86nm紅光波長測量值657.14nm1.常見問題1）看不到圖樣或圖樣較暗；2）干涉條紋是斜的；3）條紋不清晰。原因：雙縫不是豎直放置的。原因：單縫、雙縫的放置方向不平行。原因：光源、透鏡、遮光筒不共軸。2.注意事項1）測量頭的中心線刻度要對應亮(或暗)紋的中心2）要多測幾個亮紋(或暗紋)中心間的距離，再求?x常見問題及注意事項習題講解EDB習題講解放置單縫、雙縫時，必須使縫平行單縫、雙縫間的距離要適當習題講解無關(guān)AB習題講解精確度為0.1mm，A位置主尺讀數(shù):11mm，游標尺讀數(shù):1×0.1mm＝0.1mm