人教版 (2019)选择性必修 第一册4 实验：用双缝干涉测量光的波长优质ppt课件

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1. 会根据干涉条纹的间距和光的波长之间的关系，确定测量光的波长的实验思路。2. 能设计实验方案正确操作实验器材，得到明显的干涉条纹。3. 知道两种测量头的操作和读数规则，并获得数据。4. 对测量数据进行整理，得到波长的测量值。
如图所示为双缝干涉实验装置示意图。光源发出的光经滤光片（装在单缝前）成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹，并由公式
透镜的作用是使射向单缝的光更集中。
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。
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 。
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 。
如图，实验前先取下双缝，打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮。然后放好单缝和双缝。注意使单缝与双缝相互平行，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上。
做好以上调整后，在单缝与光源之间放上滤光片就可以观察到单色光的双缝干涉图样（如图所示）。
蓝光 双缝间距0.36mm
红光 双缝间距0.36mm
红光 双缝间距0.18mm
测量双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 。分别改变滤光片的颜色和双缝的距离，观察干涉条纹的变化，并求出相应的波长。
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。
可以求出相邻两个亮条纹间的距离 。
五、误差分析实验中的双缝间距d 是器材本身给出的，因此本实验要注意L 和Δx 的测量．光波的波长很小， L 、Δx 的测量对波长的影响很大．（1）L 的测量： L 用毫米刻度尺测量，如果可能，可多次测量求平均值．（2）条纹间距Δx的测定：Δx 利用测量头测量．可利用“累积法”测n 条亮纹间距，再求 ，并且采用多次测量求Δx 平均值的方法进一步减小误差．
六、注意事项1．双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，要轻拿轻放，不要随便拆分遮光筒、测量头等元件．2．安装时，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，并使单缝、双缝 平行且竖直．3．光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近．4．实验中会出现屏上的光很弱的情况，主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹是否清晰与单缝和双缝是否平行有关．
1.某同学利用如图甲所示装置测量光的波长。　 　　　 　（1）将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹的中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数为3.730 mm，转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，则图乙读数为 　　　　mm，已知双缝间距d=0.3 mm，双缝到光屏的距离L=600 mm，由以上数据得这种光的波长λ=　　　 nm。（2）以下操作，能使条纹间距变大的是　　　。A.将滤光片由红色换成蓝色B.增大单缝到双缝的距离C.增大双缝到光屏的距离D.换一个间距较大的双缝
解析： （1）螺旋测微器的精确度为0.01 mm，通过格数的估读到0.001 mm，则读数为10 mm+33.0×0.01 mm=10.330 mm。相邻亮纹的距离为Δx= = =1.32 mm。根据Δx= 可得：λ= = =660 nm。（2）根据双缝干涉的间距公式Δx= 分析：A错：红色换成蓝色，波长λ变短，则条纹间距变小。B错：增大单缝到双缝的距离，不能改变间距，故Δx不变。C对：增大双缝到光屏的距离l，则Δx变大。D错：换一个间距较大的双缝，即d增大，故Δx变小。
2.利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距d=0.4 mm，双缝到光屏的距离l=0.5 m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图 甲所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图乙、丙所示，则：　　 　　 甲 乙 　　　　　　 丙　　（1）分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA=　　　　　mm，xB=　　　　　mm，相邻两条纹间距Δx=　　　　　mm；（2）波长的表达式λ=　　　　（用Δx、l、d表示），该单色光的波长λ=　　　　m；（3）若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将　　　　（选填“变大”“不变”或“变小”）。
解析：解析：（1）由题图知xA=11.1 mm，xB=15.8 mm，Δx= ≈0.78 mm。（2）由Δx= 得λ= = ≈6.2×10-7 m。（3）从 可知，波长越长的光，干涉条纹间距越大，根据频率、光速与波长的关系可知，频率越大的光，波长越短，所以干涉条纹间距越小。
3.现有毛玻璃A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。 （1）将白光光源C放在光具座的最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、_____、A。（2）实验的步骤有：①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒的轴线把屏照亮；②按合理的顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；③用米尺测量双缝到屏的距离；④用测量头测量数条亮纹间的距离。在操作步骤②时还应注意单缝和双缝间的距离约为5~10 cm和　 　。
【解析】（1）为获取单色线光源，白光光源后面要有滤光片、单缝、双缝，即为E、D、B；（2）在操作步骤②时还应注意使单缝与双缝相互平行，使一个线光源变为频率相等的两个线光源。
4.在“用双缝干涉测光的波长”实验中（实验装置如图甲所示）：　　　　　　　　　　　　（1）下列说法中错误的是_________。A.调节光源高度使光束沿筒的轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B.测量某干涉亮纹位置时，应使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，可测出n个亮纹间的距离a，求出相邻两亮纹间的距离Δx= （2）测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图乙，其示数为_________mm。
解析：（1）在不放置单缝和双缝时才能根据光屏上光斑的位置来判断光束是否沿筒的轴线传播，故A错误。因条纹宽度是指相邻亮纹中心或相邻暗纹中心之间的距离，故B正确。用累积法测量微小量可有效减小测量中的偶然误差，故C正确。故选A。（2）手轮上固定刻度读数为1.5 mm，可动刻度读数为47.0×0.01 mm，故测量结果为1.5 mm+47.0×0.01 mm=1.970 mm。