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背景图课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册4 实验：用双缝干涉测量光的波长背景图课件ppt，共31页。PPT课件主要包含了干涉图样，明暗相间，刻度尺，测量头，图4-4-1，图4-4-2，图4-4-3，图4-4-4，滤光片，图4-4-5等内容，欢迎下载使用。

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.能设计实验方案并正确操作实验器材,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.
本节内容重点是做好“用双缝干涉测量光的波长”的学生实验,教材先介绍了实验思路,再介绍用双缝干涉测量光的波长所需要的物理量的测量,最后阐述实验过程及数据分析.可以先让学生回顾双缝干涉条纹的间距和光的波长之间的关系,分析讨论实验思路,制订实验方案,引导学生最大限度地自主完成实验.
(2)实验中,双缝间的距离d是已知的,双缝到屏的距离l可以用　　　　测出,相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx用　　　　测出. 【实验器材】双缝干涉仪(包括光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃光屏)、测量头、学生电源、导线、　　　　. 
【物理量的测量】1.安装、调节双缝干涉仪,实验装置如图4-4-1所示,使各部件水平、　　　　,让单缝与双缝间的距离在8 cm左右. 2.观察白光的双缝　　　　现象. 3.用单色光入射得到干涉条纹,如图4-4-2所示.转动手轮,分划板会左右移动,使分划板中心刻线对齐某亮条纹的　　　　,测出n个亮条纹间的距离a,则相邻两亮条纹间的距离为Δx=　　　　. 
4.利用已知的双缝间距d,用刻度尺测出双缝到屏的距离l,根据公式λ=　　　　计算出波长. 5.更换d值不同的双缝,观察干涉条纹间距的变化,并求出相应的　　　　. 6.更换不同颜色的滤光片,观察干涉条纹间距的变化,并求出相应的　　　　. 
[解析]放上单缝和双缝后,由于发生干涉现象,没法调节光源的高度,故A项错误.
(2)测量某亮纹位置时,手轮上的示数如图4-4-4所示,其示数为　　　　mm. 
[解析]按读数规则,读出示数为1.5 mm+47.0×0.01 mm=1.970 mm.
例2 某同学在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,使用的实验装置示意图如图4-4-5甲所示.使用的双缝的间距为0.025 cm.实验时,首先调节　　　和　　　　　的中心位于遮光筒的中心轴线上,并使　　　　和　　　　相互平行.当屏上出现干涉图样后,通过测量头(与螺旋测微器原理相似,手轮转动一周,分划板前进或后退0.500 mm)观察第一条亮条纹时,手轮的位置如图乙所示,观察第五条亮条纹时,手轮的位置如图丙所示,测出双缝与屏的距离为50.00 cm,则待测光的波长λ=　　　nm. 
变式 [2020·福建厦门一中期中] 某同学在做“用双缝干涉测量光的波长”的实验,第一次分划板中心刻线对齐第2条亮条纹的中心时(如图4-4-6甲中的A),游标卡尺的示数如图乙所示,第二次分划板中心刻线对齐第6条亮条纹的中心时(如图丙中的B),游标卡尺的示数如图丁所示.已知双缝间距d=0.5 mm,双缝到屏的距离l=1 m,则:(1)图乙中游标卡尺的示数为　　　　cm. 
[解析]图乙中游标卡尺的固定刻度读数为1.2 cm,游标尺读数为10×0.05 mm=0.50 mm=0.050 cm,所以最终读数为1.2 cm+0.050 cm=1.250 cm.
变式 [2020·福建厦门一中期中] 某同学在做“用双缝干涉测量光的波长”的实验,第一次分划板中心刻线对齐第2条亮条纹的中心时(如图4-4-6甲中的A),游标卡尺的示数如图乙所示,第二次分划板中心刻线对齐第6条亮条纹的中心时(如图丙中的B),游标卡尺的示数如图丁所示.已知双缝间距d=0.5 mm,双缝到屏的距离l=1 m,则:(2)图丁中游标卡尺的示数为　　　　cm. 
[解析]图丁中游标卡尺的固定刻度读数为1.7 cm,游标尺读数为15×0.05 mm=0.75 mm=0.075 cm,所以最终读数为1.7 cm+0.075 cm=1.775 cm.
变式 [2020·福建厦门一中期中] 某同学在做“用双缝干涉测量光的波长”的实验,第一次分划板中心刻线对齐第2条亮条纹的中心时(如图4-4-6甲中的A),游标卡尺的示数如图乙所示,第二次分划板中心刻线对齐第6条亮条纹的中心时(如图丙中的B),游标卡尺的示数如图丁所示.已知双缝间距d=0.5 mm,双缝到屏的距离l=1 m,则:(3)所测光波的波长为　　　　m(保留两位有效数字). 
【注意事项】1.实验时应调节各器件共轴,否则光无法到达光屏.2.放置单缝和双缝时,必须使单缝与双缝平行.3.测量条纹间距时,测量头分划板的中心刻线要对准亮条纹(或暗条纹)的中心.
1.用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间距离d=0.20 mm,双缝到毛玻璃屏间的距离为L=75.0 cm,如图甲所示,实验时先转动如图乙所示的测量头上的手轮,使与游标卡尺相连的分划线对准如图丙所示的第1条明条纹,此时游标卡尺如图戊所示,则游标卡尺的读数x1=　　mm,然后再转动手轮,使与游标卡尺相连的分划线向右边移动,直到对准第5条明条纹,如图丁所示,此时游标卡尺如图己所示,则游标卡尺的读数x2=　　　mm,由以上已知数据和测量数据,可以计算出该单色光的波长是　　　　　　mm. 
2.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,由左至右,表示各光学元件的字母及排列顺序应为C、　　　　　　　、A. 
[解析]由装置图可知为E、D、B.
(2)本实验的步骤有:①取下遮光筒左侧的元件,调节光源亮度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;②按合理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中还应注意　　　　和　　　　相互平行. 
[解析]单缝和双缝应互相平行.
(3)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐,将该亮条纹定为第1条亮条纹,此时手轮上的示数如图甲所示.然后转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐,记下此时图乙中手轮上的示数为　　　　mm,求得相邻亮条纹的间距Δx为　　　　mm. 
(4)已知双缝间距d为2.0×10-4 m,测得双缝到屏的距离l为0.700 m,由计算式λ= 　　　,求得所测红光波长为　　　　　mm. 
3.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上,如图甲所示,并选用缝间距d=0.2 mm的双缝屏.从仪器注明的规格可知,毛玻璃屏与双缝间的距离l=700 mm.然后,接通电源使光源正常工作.
(1)已知测量头(与游标卡尺类似)主尺的最小刻度是毫米,游标尺上有50个分度.某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第1次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示,图乙(a)中的数字是该同学给各暗条纹的编号,此时图乙(b)中的读数x1=1.16 mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示,此时图丙(b)中的读数x2=　　　　mm. 
[解析]由游标卡尺的读数规则可知x2=(15.0+3×0.02) mm=15.06 mm.
(2)利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明条纹(或暗条纹)间的距离Δx=　　　　mm;这种色光的波长λ=　　　　nm. 
1.(器材的安装)(多选)某同学在做双缝干涉实验时,按装置图安装好实验装置,在光屏上却观察不到干涉图样,这可能是由于(　　)A.光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致,相差较大B.没有安装滤光片C.单缝与双缝不平行D.光源发出的光束太强
[解析] 安装实验器材时要注意:光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合,光源与光屏正面相对,滤光片、单缝和双缝的中心位置在遮光筒轴线上,单缝与双缝要相互平行,才能使实验成功.当然还要保证光源发出的光束不要太暗,而滤光片是为了得到单色光,选项A、C正确.
2.(对实验原理的理解)在光的双缝干涉实验中,能增大条纹间距的做法是(　　)A.改用频率更高的光波B.改用波长更长的光波C.增大双缝间距D.减小双缝到光屏的距离
3.(实验操作)(多选)某同学按实验装置安装好仪器后,成功地观察到光的干涉现象.若他在此基础上对仪器进行如下几种改动,还能使实验成功的是(　 　)A.将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许,其他不动B.将遮光筒内的光屏向远离双缝的方向移动少许,其他不动C.将单缝向双缝移动少许,其他不动D.将单缝与双缝的位置互换,其他不动
[解析] 光屏靠近或远离双缝时,l减小或增大,仍能出现干涉条纹,只是条纹宽度减小或增大;改变单缝与双缝之间的距离时,干涉条纹不变;将单缝与双缝的位置互换时,只有一个光源,所以不能产生干涉,故A、B、C正确,D错误.
4.(数据处理)图4-4-7甲是利用双缝干涉测某单色光波长的实验装置.测得双缝到毛玻璃屏的距离为0.2 m,双缝的距离为0.4 mm.图乙是通过该仪器的观测装置看到毛玻璃屏上的干涉图样,其中1、2、3、4、5、……是亮条纹的编号.
图丙、图丁是利用该仪器测光的波长时观察到的情景,图丙是测第1条亮条纹时手轮的位置,此时观测装置上手轮的读数为　　　　　　　　　　　mm,图丁是测第4条亮条纹时手轮的位置,此时观测装置上手轮的读数为　　　　　　　　　　　mm.根据上面测出的数据可知,被测光的波长为　　　　　　　　nm. 
0.510(0.508~0.512均可)
1.510(1.508~1.512均可)
666(663~669均可)