高考物理總復(fù)習(xí) 8實(shí)驗(yàn) 用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)課件 新人教版選修34.ppt

第8單元實(shí)驗(yàn)用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng) 三 實(shí)驗(yàn)器材雙縫干涉儀 即 光具座 光源 濾光片 單縫 雙縫 遮光筒 毛玻璃屏 測(cè)量頭 由分劃板 目鏡 手輪等構(gòu)成 另外還有學(xué)生電源 導(dǎo)線(xiàn) 四 實(shí)驗(yàn)步驟1 安裝儀器 1 將光源 遮光筒 毛玻璃屏依次安放在光具座上 如下圖所示 2 接好光源 打開(kāi)開(kāi)關(guān) 使白熾燈正常發(fā)光 調(diào)節(jié)各部件的高度 使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線(xiàn)到達(dá)光屏 3 安裝單縫和雙縫 中心位于遮光筒的軸線(xiàn)上 使雙縫和單縫相互平行 2 觀察與記錄 1 調(diào)整單縫與雙縫間距為幾厘米時(shí) 觀察白光的干涉條紋 2 在單縫和光源間放上濾光片 觀察單色光的干涉條紋 例 2012 福建 在 用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng) 實(shí)驗(yàn)中 實(shí)驗(yàn)裝置如下圖 下列說(shuō)法哪一個(gè)是錯(cuò)誤的 答案 a 一 實(shí)驗(yàn)操作技巧1 調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時(shí) 要注意調(diào)整光源的高度 使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線(xiàn)把屏照亮 2 放置單縫和雙縫時(shí) 縫要相互平行 中心大致位于遮光筒的軸線(xiàn)上 3 調(diào)節(jié)測(cè)量頭時(shí) 應(yīng)使分劃板中心刻線(xiàn)和條紋的中心對(duì)齊 記清此時(shí)手輪上的讀數(shù) 轉(zhuǎn)動(dòng)手輪 使分劃板中心刻線(xiàn)和另一條紋的中心對(duì)齊 記下此時(shí)手輪上的讀數(shù) 兩次讀數(shù)之差就表示這兩條紋間的距離 4 不要直接測(cè) x 要測(cè)多個(gè)亮條紋的間距再計(jì)算得 x 這樣可以減小誤差 5 白光的干涉觀察到的是彩色條紋 其中白色在中央 紅色在最外層 二 誤差來(lái)源及分析測(cè)定單色光的波長(zhǎng) 其誤差主要由測(cè)量引起 條紋間距 x測(cè)量不準(zhǔn) 或雙縫到屏的距離測(cè)不準(zhǔn)都會(huì)引起誤差 但都屬于偶然誤差 可采用多次測(cè)量取平均值的方法來(lái)減小誤差 例 現(xiàn)有毛玻璃屏a 雙縫b 白光光源c 單縫d和透紅光的濾光片e等光學(xué)元件 要把它們放在如下圖所示的光具座上組成雙縫干涉裝置 用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng) 1 將白光光源c放在光具座最左端 依次放置其他光學(xué)元件 由左至右 表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為c a 2 本實(shí)驗(yàn)的步驟有 取下遮光筒左側(cè)的元件 調(diào)節(jié)光源高度 使光束能直接沿遮光筒軸線(xiàn)把屏照亮 按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件 并使各元件的中心位于遮光筒的軸線(xiàn)上 用米尺測(cè)量雙縫到屏的距離 用測(cè)量頭 其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器 測(cè)量數(shù)條亮紋間的距離 在操作步驟 時(shí)還應(yīng)注意 和 3 將測(cè)量頭的分劃板中心刻線(xiàn)與某亮紋中心對(duì)齊 將該亮紋定為第1條亮紋 此時(shí)手輪上的示數(shù)如下圖甲所示 然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭 使分劃板中心刻線(xiàn)與第6條亮紋中心對(duì)齊 記下此時(shí)圖乙中手輪上的示數(shù) mm 求得相鄰亮紋的間距 x為 mm 4 已知雙縫間距d為2 0 10 4m 測(cè)得雙縫到屏的距離l為0 700m 由計(jì)算式 求得所測(cè)紅光波長(zhǎng)為 nm 解析 1 濾光片e是從白光中選出單色紅光 單縫屏是獲取點(diǎn)光源 雙縫屏是獲得相干光源 最后成像在毛玻璃屏 所以排列順序?yàn)?c e d b a 2 在操作步驟 時(shí)還應(yīng)注意的事項(xiàng)有 放置單縫 雙縫時(shí) 必須使縫平行 單縫 雙縫間距離大約為5 10cm 要保證光源 濾光片 單縫 雙縫和光屏的中心在同一軸線(xiàn)上 一 根據(jù)干涉條紋判斷待查面的平整度 例1 如下圖甲所示 用單色光照射透明標(biāo)準(zhǔn)板m來(lái)檢查平面n的上表面的平滑情況 觀察到的圖象如圖乙所示的條紋中的p和q的情況 這說(shuō)明 a n的上表面a處向上凸起b n的上表面b處向上凸起c n的上表面a處向下凹陷d n的上表面b處向下凹陷 當(dāng)b為一小凸起時(shí) 則凸起部分 角減小 恢復(fù)部分 角又變大 形成先疏后密的干涉條紋 故b c項(xiàng)正確 答案 bc 二 洛埃鏡實(shí)驗(yàn) 例2 1801年 托馬斯 楊用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)研究了光波的性質(zhì) 1834年 洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果 稱(chēng)洛埃鏡實(shí)驗(yàn) 1 洛埃鏡實(shí)驗(yàn)的基本裝置如圖所示 s為單色光源 m為平面鏡 試用平面鏡成像作圖法在答題卡上畫(huà)出s經(jīng)平面鏡反射后的光與直接發(fā)出的光在光屏上相交的區(qū)域 2 設(shè)光源s到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為a和l 光的波長(zhǎng)為 在光屏上形成干涉條紋 寫(xiě)出相鄰兩條亮紋 或暗紋 間距離 x的表達(dá)式 解析 1 先作出s經(jīng)平面鏡像點(diǎn)s 然后作出s經(jīng)平面鏡成像的邊界光線(xiàn) 其重疊區(qū)域如下圖所示 觸類(lèi)旁通 雅敏干涉儀可以用來(lái)測(cè)定氣體在各種溫度和壓強(qiáng)下的折射率 其光路如下圖所示 圖中s為光源 g1 g2為兩塊完全相同的玻璃板 彼此平行放置 t1 t2為兩個(gè)等長(zhǎng)度的玻璃管 長(zhǎng)度均為d 測(cè)量時(shí) 先將兩管抽空 然后將氣體徐徐充入一管中 在e處觀察干涉條紋的變化