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完美版ppt课件

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第四章 光第4节 实验：用双缝干涉测光的波长1.了解光波产生稳定的干涉现象的条件；2.观察白光及单色光的双缝干涉图样；3.掌握测定单色光的波长的方法。一、实验目的如图所示的双缝实验中，当两列波的路程差为波长的整数倍，即（k=0，1，2…)时才会出现亮条纹，亮条纹位置为：二、实验原理相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为二、实验原理 单色光通过单缝后，经双缝产生稳定干涉图样，图中相邻两条亮纹间距△x、双缝间距d、双缝到屏的距离L、单色光的波长λ满足： 双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、刻度尺．三、实验器材1.如图，把长约1m的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏； 2.取下双缝，打开光源，调节光源高度，使它发出的光沿遮光筒轴线照亮屏(中心在同一高度); 3.装好单缝和双缝(缝沿竖直方向)，调节透镜，使灯丝的像成在单缝上，调节单、双缝，使缝平行，这时在屏上会看到白光的干涉图样； 四、实验步骤4.在单缝和光源间放上红色滤光片，观察红光干涉图样； 5.调节测量头，使分划板中心刻线与左端某条(记为第1条)亮纹中心对齐，记下此时测量头刻度x1，将测量头朝右端移动，记下第 n 条亮纹中心位置x2；则第1条亮纹与第n条亮纹中心间距为a=x2-x1，则相邻亮纹间距为：四、实验步骤红光第二条亮纹第一条亮纹第二条亮纹第一条亮纹第1条第7条四、实验步骤7.观察与记录（1）调单缝与双缝间距为几厘米时，观察白光的干涉条纹.（2）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹.（3）调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n条相邻的明条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数a2，则相邻两条纹间的距离 （4）换用不同的滤光片，测量其他色光的波长.四、实验步骤1．放置单缝和双缝时，必须使缝平行．2．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．3．测量头的中心刻线要对应着亮(或暗)纹的中心．4．要多测几个亮纹(或暗纹)中心间的距离，再求Δx.5．调节的基本依据是：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所致；干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行．五、注意事项1.测双缝到屏的距离L带来的误差，可通过选用mm刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差．2.通过测量多条亮条纹间的距离来减小测量误差．3．测条纹间距Δx带来的误差．(1)干涉条纹没有调到最清晰的程度．(2)分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心．六、误差分析【典例1】在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图所示。双缝间的距离d=3mm。若测定红光的波长，选用红色的滤光片，实验中测得双缝与屏之间的距离为0.70m，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0.500mm）观察第1条亮条纹的读数为0.004mm；观察第5条亮条纹的位置如图所示，其读数为__________mm。则可求出红光的波长λ=__________m（计算结果保留三位有效数字）。【答案】 0.640 6.81×10-7 【典例2】在用双缝干涉测量光的波长实验中(实验装置如图): (1)下列说法错误的是　　　　。(填选项前的字母) 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(2)测量某亮纹位置时,手轮上的示数如图,其示数为　　　　 mm。  【解析】(1)应先调节光源高度、遮光筒中心及光屏中心后再放上单、双缝,选项A不正确。测微目镜分划板中心刻线应与亮纹中心对齐,使得移动过程测出的条纹间距较为准确,选项B正确。测微目镜移过n条亮纹,则亮条纹间距 ,选项C正确。故选A。(2)主尺读数是1.5 mm,螺旋读数是47.0×0.01 mm,因此示数为1.970 mm。【答案】 (1)A　(2)1.970【典例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=0.20 mm 的双缝屏。从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离l=700 mm。然后,接通电源使光源正常工作。(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度。某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第一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)中游标尺上的读数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)中游标尺上的读数x2=　 mm。乙 丙(2)利用上述测量结果,经计算可得两相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离Δx=　　　　mm;这种色光的波长λ=　　　　nm。 【答案】 (1)15.02　(2)2.31　6.6×102 【典例4】如图所示是用双缝干涉测光波波长的实验设备示意图。(1)转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹,读出手轮的读数如图乙所示。继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第8条亮条纹,读出手轮的读数如图丙所示。则相邻两亮条纹的间距是　　　　　 mm(结果保留三位有效数字)。 (2)如果已经量得双缝的间距是0.3 mm,双缝和光屏之间的距离是900 mm,则待测光的波长是　　　　 m(结果保留三位有效数字)。 【解析】 (1)题图乙中手轮的固定刻度读数为0 mm,可动刻度读数为0.01×4.5 mm=0.045 mm所以最终读数x1=0.045 mm。题图丙中手轮的固定刻度读数为14.5 mm,可动刻度读数为0.01×3.5 mm=0.035 mm,则x2=14.535 mm。相邻两亮条纹的间距【答案】(1)2.07　(2)6.90×10-7