教科版物理選修3-4講義第5章2．學(xué)生實(shí)驗(yàn)用雙縫干涉測(cè)量光的波長Word版含答案

2.學(xué)生實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．觀察單色光和白光的雙縫干涉圖樣．2．掌握用公式Δx＝eq\f(l,d)λ測(cè)定光的波長的方法．3．會(huì)用測(cè)量頭測(cè)量條紋間的距離．二、實(shí)驗(yàn)原理若雙縫到屏的距離用l表示，雙縫間的距離用d表示，相鄰兩亮條紋(或相鄰兩暗條紋)間的距離用Δx表示，則入射光的波長λ＝eq\f(dΔx,l).實(shí)驗(yàn)中d是已知的，只要測(cè)出l、Δx即可計(jì)算出光的波長λ.三、實(shí)驗(yàn)器材雙縫干涉儀(包括：光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光管、光屏和測(cè)量頭，其中測(cè)量頭又包括：分劃板、目鏡、手輪等)、學(xué)生電源、導(dǎo)線、米尺．一、實(shí)驗(yàn)步驟1．把遮光管架在支架環(huán)上，其軸線與光具座的導(dǎo)軌基本平行．2．在遮光管的一端裝上雙縫，并轉(zhuǎn)動(dòng)雙縫座，使雙縫與水平面垂直．再裝好單縫管．3．讓燈泡燈絲及透鏡中心與單縫中心等高．燈絲與單縫之間的距離約為25cm.點(diǎn)亮燈泡，先把透鏡移近單縫，直至在單縫面上見到燈絲的縮小像，然后把透鏡移近燈泡，直至在單縫面上形成一放大的燈絲像，若燈絲的放大像不在單縫中心，則上下或左右調(diào)節(jié)燈泡．反復(fù)調(diào)節(jié)幾次，使燈絲的放大像及縮小像均成在單縫中心．4．在遮光管的另一端裝上測(cè)量頭．在單縫管上裝上撥桿，邊觀察，邊左右移動(dòng)撥桿，以調(diào)節(jié)單縫與雙縫平行，直至看到白光的干涉條紋最清晰．這時(shí)看到的彩色干涉條紋的特征是：中央為一條白色亮條紋．稱為零級(jí)亮條紋；其余各級(jí)亮條紋都是帶彩色的，彩色的排列以零級(jí)亮條紋為中心左右對(duì)稱．在第一級(jí)亮條紋中，紅色在最外側(cè)．5．測(cè)量單色光波長時(shí)，在單縫前面加上紅色或綠色濾光片即可看到紅黑相間或綠黑相間的干涉條紋，再調(diào)節(jié)目鏡，就能同時(shí)清晰地看到分劃線和干涉條紋，然后繞光軸轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃線與干涉條紋平行，固定好測(cè)量頭后即可進(jìn)行測(cè)量．6．先移動(dòng)測(cè)量頭上的手輪，把分劃線對(duì)準(zhǔn)最左邊的一條干涉亮條紋或者暗條紋，并記下它在游標(biāo)尺上的讀數(shù)x1，然后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，把分劃線移向右邊，并對(duì)準(zhǔn)第n條(一般n可取7左右)干涉亮條紋或暗條紋，這時(shí)游標(biāo)尺的讀數(shù)為xn.則相鄰兩條亮條紋或暗條紋之間的距離為Δx＝eq\f(xn－x1,n－1)待測(cè)的光波波長為λ＝eq\f(d·Δx,l)＝eq\f(d,l)·eq\f(xn－x1,n－1).7．改變雙縫中心距離d，重復(fù)上面的步驟，再測(cè)一次．二、誤差分析1．雙縫到屏的距離l的測(cè)量帶來的誤差，可選用mm刻度尺，進(jìn)行多次測(cè)量求平均值的辦法減小誤差．2．條紋間距Δx可利用“累積法”測(cè)n條亮紋間距，再由Δx＝eq\f(a,n－1)求出，并且采用多次測(cè)量求λ的平均值的方法進(jìn)一步減小誤差．3．分劃板刻度線和干涉條紋不平行，中心刻度線沒有位于條紋中心均會(huì)導(dǎo)致條紋間距Δx有誤差．三、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1．調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時(shí)，要注意調(diào)節(jié)光源的高度，使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮；2．放置單縫和雙縫時(shí)，縫要相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上；3．調(diào)節(jié)測(cè)量頭時(shí)，應(yīng)使分劃板中心刻線對(duì)齊條紋的中心，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線對(duì)齊另一條紋的中心，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差就表示這兩條條紋間的距離；4．不要直接測(cè)Δx，要測(cè)幾個(gè)條紋的間距計(jì)算得Δx，這樣可減小誤差；5．白光的干涉觀察到的是彩色條紋，其中白色在中央，紅色在最外層．實(shí)驗(yàn)探究1實(shí)驗(yàn)操作過程及儀器讀數(shù)在“用雙縫干涉測(cè)光的波長”實(shí)驗(yàn)中(實(shí)驗(yàn)裝置如下圖)：(1)下列說法哪一個(gè)是錯(cuò)誤的________．(填選項(xiàng)前的字母)A．調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時(shí)，應(yīng)放上單縫和雙縫B．測(cè)量某條干涉亮紋位置時(shí)，應(yīng)使測(cè)微目鏡分劃板中心刻線與該亮紋的中心對(duì)齊C．為了減少測(cè)量誤差，可用測(cè)微目鏡測(cè)出n條亮紋間的距離a，求出相鄰兩條亮紋間距Δx＝eq\f(a,n－1)(2)測(cè)量某亮紋位置時(shí)，手輪上的示數(shù)如圖，其示數(shù)為______mm.【解析】(1)放上單縫和雙縫后，由于發(fā)生干涉現(xiàn)象沒法調(diào)節(jié)光源的高度，故A項(xiàng)錯(cuò)誤．(2)按讀數(shù)規(guī)則，讀出示數(shù)為：1.5mm＋47.0×0.01mm＝1.970mm.【答案】(1)A(2)1.970實(shí)驗(yàn)探究2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理利用雙縫干涉測(cè)定單色光波長，某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，第一次分劃板中心刻度對(duì)齊A條紋中心時(shí)(圖甲)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丙所示，第二次分劃板中心刻度對(duì)齊B條紋中心時(shí)(圖乙)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丁所示，已知雙縫間距為0.5mm，從雙縫到屏的距離為1m，則圖丙中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為________mm.圖丁游標(biāo)卡尺的示數(shù)為________mm.在實(shí)驗(yàn)中，所測(cè)單色光的波長為________m．在本實(shí)驗(yàn)中如果在雙縫上各有一個(gè)紅色和綠色濾光片，那么在光屏上將________(選填“能”或“不能”)看到明暗相間的條紋．【解析】根據(jù)游標(biāo)卡尺的原理，可讀出圖丙的示數(shù)為11.4mm；圖丁的示數(shù)是16.8mm.Δy＝eq\f(16.8－11.4,4)mm＝1.35mm.又根據(jù)Δy