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    沪科版2020上海高二物理选修一 实验:用双缝干涉测量光的波长(课件)
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    高中物理沪科技版(2020)选修第一册第四节 光的衍射和偏振优秀ppt课件

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    这是一份高中物理沪科技版(2020)选修第一册第四节 光的衍射和偏振优秀ppt课件,共27页。PPT课件主要包含了学习目标,实验器材,实验思路,刻度尺,测量头,分划板,实验步骤,注意事项,缝间的距离要适当,ADCBE等内容,欢迎下载使用。

    1.掌握双缝干涉测量光的波长的原理.2.学会安装实验器材,并能进行正确的实验操作、测量 光的波长.
    如图所示为双缝干涉仪,包括光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头.另外,还有学生电源、导线、刻度尺等.
    光源发出的光经滤光片(装在单缝前)、单缝、双缝后在双缝右边的空间发生干涉.可以在毛玻璃屏上观察到干涉条纹,并由λ= 计算出波长.
    三、物理量的测量(双缝间的距离d已知)
    1.l的测量:双缝到屏的距离l可以用   测出.2.Δx的测量:相邻两条亮条纹间的距离Δx用   测出.(1)测量头的构成:   、目镜、手轮等.
    (2)使用:①使分划板的中心刻线与某一条亮条纹的中心对齐(图),记下此时手轮上的读数a1.②转动测量头.使分划板中心刻线与第n条亮条纹的中心对齐,再次记下手轮上的读数a2.
    ③相邻两条亮条纹间的距离Δx=    .
    1.将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如图所示.
    2.接好光源,打开开关,使灯丝正常发光.3.调节各器件的高度,使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏.
    4.安装双缝和单缝,中心大致位于遮光筒的轴线上,使双缝与单缝的缝平行,两者间距5~10 cm,这时可观察到白光的干涉条纹.5.在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹.6.测量双缝到屏的距离l和相邻两条亮条纹间的距离Δx.7.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.
    1.双缝干涉仪是比较精密的仪器,应轻拿轻放,不要随便拆解遮光筒、测量头等元件.2.滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘,应用擦镜纸轻轻擦去.3.安装时,注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上,并使单缝、双缝平行且竖直,间距大约5~10 cm.4.调节的基本依据:照在像屏上的光很弱主要是由于灯丝与单缝、双缝、遮光筒不共轴线所致;干涉条纹不清晰的主要原因一般是单缝与双缝不平行.5.测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心.6.光源灯丝最好为线状灯丝,并与单缝平行靠近.
    例1 现有毛玻璃屏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放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左到右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、____、____、____、A.
    解析 滤光片E可以从白光中选出单色红光,单缝D是获取线光源,双缝B是获得相干光源,最后成像在毛玻璃屏A上,所以表示各光学元件的字母从左到右排列顺序为:C、E、D、B、A.
    (2)本实验的步骤有: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用刻度尺测量双缝到屏的距离;④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离.在操作步骤②时还应注意_______________________________和_________________________.
    放置单缝、双缝时,必须使缝平行
    解析 在操作步骤②时应注意的事项有:放置单缝、双缝时,必须使缝平行;单缝、双缝间的距离要适当;要保证光源、滤光片、单缝、双缝和毛玻璃屏的中心位于遮光筒的轴线上.
    例2 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中(实验装置如图),下列说法正确的是
    A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,应放上单缝和双缝B.测量某条干涉亮条纹位置时,应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐C.为了减小测量误差,可用测量头测出n条亮条纹间的距离a,求出相邻 两条亮条纹间距Δx=D.某同学用黄光作为入射光,为了增大干涉条纹的间距,可以采用的方 法是改用蓝光作为入射光
    解析 调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,不需放单缝和双缝,故A错误;
    测量某条干涉亮条纹位置时,应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐,故B正确;n条亮条纹之间有n-1个间距,相邻两条亮条纹的间距Δx=   ,故C错误;某同学用黄光作为入射光,根据Δx= λ可知,为了增大干涉条纹的间距,应采用波长大于黄光的红光或橙光,不可以改用波长比黄光短的蓝光作为入射光,故D错误.
    例3 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,备有下列仪器:A.白炽灯 B.双缝C.单缝 D.滤光片E.光屏(1)把以上仪器装在光具座上时,正确的排列顺序应该是________.(填写字母代号)
    (2)已知双缝到光屏之间的距离l=500 mm,双缝之间的距离d=0.50 mm,单缝到双缝之间的距离s=100 mm,某同学在用测量头测量时,调整手轮,在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮条纹的中心,然后他继续转动,使分划板中心刻线对准B亮条纹的中心,前后两次游标卡尺的读数如图所示.则入射光的波长λ=__________m(结果保留两位有效数字).
    解析 游标卡尺读数精确度为0.1 mm,A位置主尺读数为11 mm,游标尺读数为1×0.1 mm=0.1 mm,读数为x1=11 mm+0.1 mm=11.1 mm,同理B位置读数为x2=15.6 mm,
    (3)实验中发现条纹太密,难以测量,可以采用的改善办法有_____.A.改用波长较长的光(如红光)作为入射光B.增大双缝到屏的距离C.增大双缝到单缝的距离D.增大双缝间距
    解析 由Δx= λ可知,要增大条纹间距,可用波长更长的入射光、增大双缝到屏的距离或减小双缝间距,故A、B正确.
    针对训练 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,调节测量头的位置,使分划板中心刻线对齐某亮条纹的中心,如图所示,此时手轮的读数是______mm.转动测量头,使分划板中心刻线向一侧移动到另一条亮条纹中心位置,再读出一组数.若实验测得4条亮条纹中心间的距离Δx=0.960 mm.已知双缝间距d=1.5 mm,双缝到屏的距离l=100 cm,则对应的光波的波长为λ=__________cm.
    解析 根据手轮的读数规则,读数为1 mm+18.0×0.01 mm=1.180 mm;
    SUITANGYANLIAN  ZHUDIANLUOSHI
    1.利用如图8所示的实验装置研究双缝干涉现象并测量光的波长,下列说法正确的有
    A.实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝B.将滤光片由紫色换成红色,干涉条纹间距变窄C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽D.测量过程中误将5个条纹间距数成6个,波长测量值偏大
    解析 滤光片的作用是使入射光变成单色光,单缝的作用是使入射光变成线光源,双缝的作用是形成相干光源,其排列顺序合理,故A正确;
    将滤光片由紫色换成红色,波长λ变长,根据双缝干涉条纹的间距公式Δx= λ知,条纹间距Δx增大,故B错误;将单缝向双缝移动一小段距离后,由Δx= λ可知,Δx与此距离无关,故干涉条纹间距不变,故C错误;测量过程中,把5个条纹间距数成6个,导致Δx测量值偏小,则波长测量值偏小,故D错误.
    2.(2019·全国卷Ⅱ)某同学利用图所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
    解析 若想增加从目镜中观察到的条纹个数,需要减小条纹间距,由公式Δx= λ可知,需要减小双缝到屏的距离l或增大双缝间的距离d,故B项正确,A、C、D项错误.
    (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=_______;
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