1、第五节 用双缝干涉实验测定光的波长 第四章 光及其应用 实验目标1.用双缝干涉实验装置测量光的波长.2.学习测量微小距离的方法自主预习探新知 NO.1一、实验原理如图所示，与两缝之间的距离d相比，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0L.相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是xLd.已知双缝间距d，再测出双缝到屏的距离L和条纹间距x，就可以求得光波的波长二、实验器材双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝屏、双缝屏、遮光筒、毛玻璃屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、刻度尺三、实验步骤(1)将光源、遮光筒、
2、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510 cm，这时可观察白光的干涉条纹(5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹四、数据处理(1)安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮纹，则相邻两亮条纹间距xa2a1n1.(3)用刻度尺测
3、量双缝到光屏间的距离L(d是已知的)(4)重复测量、计算，求出波长的平均值五、误差分析(1)光波的波长很小，x、L的测量对波长的影响很大(2)在测量L时，一般用毫米刻度尺；而测x时，用千分尺且采用“累积法”(3)多次测量求平均值六、注意事项(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510 cm.(4)调节的基本依据：照在像屏上的光很弱主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致干涉
4、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度线对应着亮(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.合作探究提素养 NO.2【典例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，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、_、A(2)本实验所用的滤光片应选用_色滤光片，实验时需要测量的物理量是_和_(3)本实验的步骤有：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轴线把屏照亮；按合
5、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；用米尺测量双缝到屏的距离；用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮(暗)条纹间的距离在操作步骤时还应注意_和_解析(1)滤光片E是从白光中选出单色红光，单缝屏是获取线光源，双缝屏是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上，所以排列顺序为：C、E、D、B、A(2)红色滤光片能透过红光，而吸收其他颜色的光，所以应选用红色滤光片根据实验原理，实验时需要测量的物理量有：双缝到屏的距离和n条亮(暗)条纹的距离(3)在操作步骤时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使单缝与双缝相互平行，且单缝、双缝距离为510 cm；要使光源、滤光片、单缝
6、、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上 答案(1)E、D、B(2)红 双缝到屏的距离 n条亮(暗)条纹的距离(3)单缝和双缝间距为510 cm 使单缝与双缝相互平行【典例2】在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将所有器材按要求安装在如图1所示的光具座上，然后接通电源使光源正常工作已知实验中选用缝间距d0.2 mm的双缝，像屏与双缝之间的距离L0.7 m.图1(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度用某单色光照射双缝得到如图2所示的干涉图样，分划板在图中A、B位置时的游标卡尺读数分别如图3、图4所示，求得相邻亮纹之间的间距x_mm.图2 图3 图4(2)利用题目中的已知量和测量结果就可
7、算出这种单色光的波长，其字母表达式为_(用题目中已知量和测量量的字母表示)；代入数据，可计算出_nm.(3)下列现象中能够观察到的有_A将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽B将光源向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽C换一个两缝间距较大的双缝屏，干涉条纹间距变窄D去掉滤光片后，干涉现象消失解析(1)图3的读数为d11 mm8 150 mm1.16 mm，图4的读数为d215 mm1 150 mm15.02 mm，故相邻亮条纹之间的距离为xd2d162.31 mm.(2)根据公式xLd可得xdL，代入数据可得660 nm.(3)蓝色的换成红色，波长变长，根据公式xLd可得干涉条纹间距
8、变宽，A正确；光源向双缝移动一小段距离，不会影响条纹间距，B错误；增大双缝的间距，d增大，干涉条纹间距变窄，C正确；去掉滤光片，通过双缝的不是单色光，干涉现象不消失，光屏上出现彩色的干涉条纹，故D错误 答案(1)2.31(2)xdL 660(3)AC测量y的方法测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图所示，测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与干涉条纹平行，然后转动手轮，使分划板向左(或向右)移动至分划板的中心刻线与条纹的中心对齐，记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出n个亮纹间的距离a，则可求出相邻两亮纹间的距离x an1.测量头 分划板中心刻线与条纹的中心对齐当堂达标夯基础 NO.31如
9、图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、_、_、_、遮光筒、光屏对于某种单色光，为增大相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取_或_的方法1 3 5 2 4 1 3 5 2 4 解析 做该实验时用单色光，应特别注意，是滤光片，其他依次是单缝屏、双缝屏、遮光筒和毛玻璃屏由条纹间距公式x Ld 可知，要增大相邻条纹间距，应该增大双缝屏到光屏的距离或者减小两缝间距离 答案 滤光片 单缝屏 双缝屏 增大双缝屏到光屏的距离 减小双缝屏两缝间距离2 1 3 4 5 2在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图)：(1)下列说法哪一个是错误的_(填选项前的字母)A调节光源高度
10、使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝2 1 3 4 5 B测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距x an12 1 3 4 5(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为_mm.2 1 3 4 5 解析(1)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)按读数规则，读出示数为：1.5 mm47.00.01 mm1.970 mm.答案(1)A(2)1.9703 1 2 4 5 3利用双缝干涉测定光的波长实验中，取双缝间距d0.5 mm，双缝与光屏间距离
11、L0.5 m，用某种单色光照射双缝得到干涉图像如图，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图，则图中A位置的游标卡尺读数为_ m，B位置的游标卡尺读数为_ m，单色光的波长为_ m.3 1 2 4 5 3 1 2 4 5 解析 题图中游标卡尺是10个等分刻度，精确度为0.1 mm，故A位置读数为11 mm0.12 mm11.2 mm1.12102 m；B位置读数为15 mm0.17 mm15.7 mm1.57102 m；故x1.571021.121027 m6.4104 m；由xLd可得xdL6.410451040.5 m6.4107 m.答案 1.12102 1.57102 6.41074
12、1 2 3 5 4用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d0.20 mm，双缝到毛玻璃屏间的距离L75.0 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，此时卡尺的主尺和游标尺的位置如图戊所示，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，此时卡尺的主尺和游标尺的位置如图己所示，则游标卡尺的读数x2_mm，由以上已知数据和测量数据，该单色光的波长是_mm.4 1 2 3 5 甲 乙4 1 2 3 5 4 1 2 3 5 解析 图戊的示数主尺为0 mm；游标
13、尺的第3刻度与上面对齐，读数为0.13 mm0.3 mm，总读数为0.3 mm；图己的示数主尺为9 mm；游标尺的第6刻度与上面对齐，读数为0.16 mm0.6 mm，总读数为9.6 mm.根据xLd得，x2x1d4L9.60.30.24750 mm6.2104 mm.答案 0.3 9.6 6.21042 4 5 1 3 5在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜如图所示(1)M、N、P三个光学元件依次为_；A滤光片、单缝、双缝B单缝、滤光片、双缝C单缝、双缝、滤光片D滤光片、双缝、单缝2 4 5 1 3(2)对于某种单色光，
14、为增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取的方法有_A减小双缝间距离B增大双缝间距离C减小双缝到屏的距离D增大双缝到屏的距离2 4 5 1 3(3)如果测得双缝与屏的距离为L，双缝间距为d，相邻两条亮纹中心间的距离为x，写出计算波长的表达式为_2 4 5 1 3 解析(1)这三个光学元件依次是滤光片、单缝和双缝；因为光通过单缝后的强度会减弱，所以滤光片的放置应该在单缝之前较好，这会使得通过的光线较多，提高亮度，故A正确，B、C、D错误；故选A(2)根据波长x Ld 可知，为增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，应该减小双缝间距离d，增大双缝到屏的距离L，故A、D正确 2 4 5 1 3(3)如果测得双缝与屏的距离为L，双缝间距为d，相邻两条亮纹中心间的距离为x.由双缝干涉条纹间距公式：x Ld，解得 dLx.答案(1)A(2)AD(3)dLx谢谢观看 THANK YOU!