物理选择性必修 第一册4 实验：用双缝干涉测量光的波长备课ppt课件

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4 实验：用双缝干涉测量光的波长
一、实验思路要测定一单色光的波长,实验原理是什么?需要测量哪些物理量?选用什么器材?
实验器材:双缝干涉仪(包括光具座、光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏和测量头,其中测量头又包括分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、刻度尺等.
二、进行实验1.安装仪器.(1)如图所示,先将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃依次安装在光具座上.
(2)接好光源,闭合开关,使光源正常发光.(3)调节各器件的高度,使光源发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏.
(4)在遮光筒靠近光源的一端安装单缝和双缝,在遮光筒的另一端装上测量头.在单缝管上装上拨杆,边观察,边左右移动拨杆,以调节单缝与双缝平行,直至看到的干涉条纹最清晰.2.观察.(1)观察白光的干涉条纹:中央为一条白色亮条纹(称为零级亮条纹),其余各级亮条纹都是彩色的,彩色的排列以零级亮条纹为中心左右对称,在第一级亮条纹中,红色在最外侧.(2)观察单色光的干涉条纹:在单缝前面加上红色或绿色滤光片即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹,再调节目镜,就能同时清晰地看到分划线和干涉条纹.
3.测量.(1)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l.(2)相邻两亮条纹间距Δx的测量:先移动测量头上的手轮,使分划板中心刻线对
(3)通过上面的步骤测出多组n条亮条纹间的距离a,并计算出条纹间距Δx.
记录双缝中心距离d,双缝到光屏的距离l,测出的多组n条亮纹间的距离a,数据记录表如下表所示.
五、注意事项1.调节双缝干涉仪时,要注意调整光源的高度,使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮.2.放置单缝和双缝时,缝要相互平行,其中心大致位于遮光筒的轴线上.
3.调节测量头时,应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐,记清此时手轮上的读数,转动手轮,使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐,记下此时手轮上的读数,两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离.4.不要直接测Δx,要测多条亮条纹的间距再计算得到Δx,这样可以减小误差.5.白光发生双缝干涉时观察到的是彩色条纹,其中白色条纹在中央,红色条纹在每一级的最外层.
命题角度1　巩固强化——应该怎么做
【典例1】用双缝干涉测光的波长,实验中采用双缝干涉仪,它包括以下元件(其中,双缝和光屏连在遮光筒上):A.白炽灯　B.单缝　C.光屏　D.双缝　E.滤光片(1)把以上元件安装在光具座上时,正确的排列顺序是A、　 　.  (2)正确调节后,在屏上观察到红光干涉条纹,用测量头测出10条红色亮条纹间的距离为a;改用绿色滤光片,其他条件不变,用测量头测出10条绿色亮条纹间的距离为b,则一定有a　　 (选填“>”“=”或“
【典例2】某同学利用图示装置测量某种单色光的波长.实验时,接通电源使光源正常发光;调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹.回答下列问题:
(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可　 　. A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝
(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx,则单色光的波长λ=　　　　. (3)某次测量时,选用的双缝的间距为0.300 mm,测得屏与双缝间的距离为1.20 m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm,则所测单色光的波长为　　　nm(结果保留3位有效数字). 
【典例3】在用双缝干涉测光的波长的实验中,实验装置如图所示.
(1)某同学以线状白炽灯为光源,对实验装置进行调节并观察了实验现象后,总结出以下几点,正确的是( )A.灯丝、单缝和双缝必须平行放置B.干涉条纹与双缝垂直C.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关D.干涉条纹的间距与光的波长有关
(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心时,手轮上的示数如图甲所示,该读数为　　　mm. 
(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图乙所示,那么在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时,测量值　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值. 
答案:(1)AD　(2)0.700　(3)大于
【典例4】用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间的距离d的大小恰好是图甲中游标卡尺的读数;双缝到毛玻璃屏的距离的大小由毫米刻度尺读出,如图乙所示;实验时先转动测量头上的手轮(如图丙所示),把分划板中心刻线对准最左边的一条亮条纹(如图丁所示),并记下手轮上的读数x1(如图戊所示),然后转动手轮,把分划板中心刻线向右移动,直到对准第7条亮条纹并记下手轮上的读数x2(如图己所示).
由以上测量数据求该单色光的波长(结果保留两位有效数字).
答案:8.0×10-7 m
命题角度2　拓展迁移——还能怎么做
【典例5】1801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1834年,洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称“洛埃镜实验”).(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示,S为单色光源,M为平面镜,试用平面镜成像作图画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域.
(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和l,光的波长为λ,在光屏上形成干涉条纹,写出相邻两条亮条纹(或暗条纹)间距离Δx的表达式.