第4節(jié)　實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測量光的波長 課件

物理第四章光第4節(jié)實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測量光的波長01基礎(chǔ)儲備明確原理02熱點(diǎn)實(shí)驗(yàn)典例解讀03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置測量光的波長．2．學(xué)習(xí)測量微小距離的方法．二、實(shí)驗(yàn)器材光具座、雙縫干涉儀(由光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、光屏及測量頭組成)、學(xué)生電源．四、實(shí)驗(yàn)步驟1．如圖甲所示，在光具座上把各光學(xué)元件裝配好．從遮光筒上取下雙縫，打開電源，調(diào)節(jié)光源的高度，直到光束能沿遮光筒的軸線射到毛玻璃屏的中心，放上單縫和雙縫，使它們的距離為5～10cm，并保持縫相互平行．2．觀察光屏上的白光干涉條紋的特點(diǎn)．給光源加上不同的濾光片，看條紋的色彩、間距發(fā)生了什么變化，相鄰亮條紋(或暗條紋)的間距是否相等．3．記下雙縫間的距離d和雙縫到光屏的距離l.4．轉(zhuǎn)動手輪，先使分劃板中心刻線對準(zhǔn)某條亮條紋中心，如圖乙所示，記下此時的讀數(shù)．繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線移過n條條紋，對齊另一亮條紋中心，再記下此時的讀數(shù)．轉(zhuǎn)動手輪進(jìn)行測量時，一次測量中不要反向旋轉(zhuǎn)．5．把測量結(jié)果記錄在數(shù)據(jù)表格中，算出兩次讀數(shù)之差，并求出相鄰亮條紋(或暗條紋)的平均間距Δx.求出光的波長．六、誤差分析本實(shí)驗(yàn)為測量性實(shí)驗(yàn)，因此應(yīng)盡一切辦法減少有關(guān)測量的誤差．1．雙縫到屏的距離l的測量誤差因本實(shí)驗(yàn)中雙縫到屏的距離非常長，l的測量誤差不太大，但也應(yīng)選用毫米刻度尺測量，并用多次測量求平均值的辦法減小相對誤差．2．測條紋間距Δx帶來的誤差(1)干涉條紋沒有調(diào)到最清晰的程度．(2)分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于條紋中心．(3)測量多條亮條紋間距時讀數(shù)不準(zhǔn)確．熱點(diǎn)一對實(shí)驗(yàn)原理及注意事項(xiàng)的考查【例1】如圖，在“用雙縫干涉測光的波長”實(shí)驗(yàn)中，光具座上放置的光學(xué)元件依次為：①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥毛玻璃．(1)②、③、④三個光學(xué)元件依次為________(填正確答案的標(biāo)號)；A．濾光片、單縫、雙縫 B．單縫、濾光片、雙縫C．單縫、雙縫、濾光片 D．濾光片、雙縫、單縫(2)如果實(shí)驗(yàn)時將紅光濾光片換為綠光濾光片，則相鄰亮紋(暗紋)間的距離________(填“變大”或“變小”)．[答案]

(1)A

(2)變小[針對訓(xùn)練1]現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，用以測量紅光的波長．(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右表示各光學(xué)元件的字母的排列順序應(yīng)為C、________、________、________、A.(2)將激光束照在雙縫上，在光屏上觀察到的現(xiàn)象是選項(xiàng)中的________．(3)保持雙縫到光屏的距離不變，換用間隙更小的雙縫，在光屏上觀察到的條紋間距將__________________________；保持雙縫間隙不變，減小雙縫到光屏的距離，在光屏上觀察到的條紋間距將______________．(均選填“變寬”“變窄”或“不變”)答案：(1)E

D

B

(2)A

(3)變寬變窄熱點(diǎn)二儀器的使用和數(shù)理處理【例2】圖甲是利用雙縫干涉測量某單色光波長的實(shí)驗(yàn)裝置，測得雙縫屏到毛玻璃屏的距離l為0.2m、雙縫間的距離d為0.4mm，圖乙是通過該儀器的觀測裝置看到的毛玻璃屏上的干涉圖樣，其中1、2、3、4、5…是亮條紋的編號，圖丙、圖丁是利用該儀器測光的波長時觀察到的情景，圖丙是測第1號亮條紋的位置，此時觀測裝置上千分尺的讀數(shù)為__________mm，圖丁是測第4號亮條紋的位置，此時觀測裝置上千分尺的讀數(shù)為__________mm.根據(jù)上面測出的數(shù)據(jù)可知，相鄰兩條亮條紋間的距離Δx＝__________mm，計算波長的數(shù)學(xué)表達(dá)式λ＝________，被測光的波長為________nm.[針對訓(xùn)練2]在“用雙縫干涉測量光的波長”的實(shí)驗(yàn)中，將實(shí)驗(yàn)器材按要求安裝在光具座上，如圖所示．在實(shí)驗(yàn)前已獲知的數(shù)據(jù)有：雙縫的間距為d，雙縫到屏的距離為L.(1)為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，根?jù)已標(biāo)明的實(shí)驗(yàn)器材，可判斷出M處的實(shí)驗(yàn)器材是________．(2)分別選用紅色和藍(lán)色濾光片做實(shí)驗(yàn)，得到的干涉圖樣是如下四幅圖中的兩幅．則用紅色濾光片做實(shí)驗(yàn)得到的干涉圖樣是其中的________．(3)經(jīng)測量，紅光相鄰兩條干涉亮條紋間的距離為Δx，請據(jù)此寫出能夠反映紅光波長大小的表達(dá)式

λ＝________________．(4)該實(shí)驗(yàn)中L＝700mm，已知d的數(shù)量級為10－4m，相鄰兩條亮條紋間距的數(shù)量級為10－3m，由此可推斷紅光的波長數(shù)量級約為________m.A．