高中物理 第五章 光的波動性 第2講 學生實驗：用雙縫干涉測量光的波長課件 教科版選修34.ppt

第2講學生實驗 用雙縫干涉測量光的波長 目標定位 1 了解用雙縫干涉測量光的波長的實驗原理 2 知道影響干涉條紋間距的因素 3 觀察白光及單色光的干涉圖樣 4 能夠利用雙縫干涉實驗測量單色光的波長 一 實驗原理相鄰兩條亮條紋 或暗條紋 的間距是 x 根據(jù)這個公式 可以得出單色光的波長 二 實驗器材雙縫干涉實驗儀 主要部件有遮光管 照明系統(tǒng) 觀察筒及 照明系統(tǒng)是指光源燈泡 透鏡 遮光板 單縫及濾光片 測量頭包括游標尺 分劃板 滑塊座 滑塊 目鏡 手輪等 雙縫 測量頭 三 條紋間距 x的測定測量時 先移動測量頭上的手輪 把分劃線對準某一條亮條紋 或暗條紋 并記下它在游標尺上的讀數(shù)x1 然后轉(zhuǎn)動手輪 把分劃線對準第n條干涉亮條紋 或暗條紋 記下游標尺的讀數(shù)xn 則相鄰兩條亮條紋 或暗條紋 之間的距離為 x 想一想實驗中為什么不直接測出相鄰兩條亮條紋間的距離 x 而要測出n個亮條紋間的距離 再求平均值 答案由于光的波長很小 實驗中條紋寬度很小 直接測出一條條紋的寬度不準確或較難實現(xiàn) 只能先測出n個條紋間距 再求相鄰亮條紋間的距離 這樣既便于測量 又可以減小誤差 一 實驗原理 1 把遮光管架在支架環(huán)上 其軸線與光具座的導軌基本平行 2 在遮光管的一端裝上雙縫 并轉(zhuǎn)動雙縫座 使雙縫與水平面垂直 再裝好單縫管 二 實驗步驟 如圖1所示為安裝儀器示意圖 3 讓燈泡燈絲及透鏡中心與單縫中心等高 燈絲與單縫之間的距離約為25cm 點亮燈泡 上下或左右調(diào)節(jié)燈泡 使燈絲的放大像及縮小像均成在單縫中心 4 在遮光管的另一端裝上測量頭 在單縫管上裝上撥桿 邊觀察 邊左右移動撥桿 以調(diào)節(jié)單縫與雙縫平行 直至看到白光的干涉條紋最清晰 5 測量單色光波長時 在單縫前面加上紅色或綠色濾光片即可看到紅黑相間或綠黑相間的干涉條紋 再調(diào)節(jié)目鏡 就能同時清晰地看到分劃線和干涉條紋 然后繞光軸轉(zhuǎn)動測量頭 使分劃線與干涉條紋平行 固定好測量頭后即可進行測量 式中d為雙縫中心距離 其數(shù)值刻在雙縫座上 一塊為0 250mm 另一塊為0 200mm l為雙縫至光屏 即分劃板 之間的距離 當遮光管未接長管時 l 600mm 當遮光管接上長管后 l 700mm 7 改變雙縫間的距離d 重復上面步驟 再測量一次 例1 某同學用單色光進行雙縫干涉實驗 在屏上觀察到圖2甲所示的條紋 僅改變一個實驗條件后 觀察到的條紋如圖乙所示 他改變的實驗條件可能是 a 減小光源到單縫的距離b 減小雙縫之間的距離c 減小雙縫到光屏之間的距離d 換用頻率更高的單色光源 三 注意事項與誤差分析 例2 多選 某同學在做雙縫干涉實驗時 按裝置圖安裝好實驗裝置 在光屏上卻觀察不到干涉圖樣 這可能是由于 a 光束的中央軸線與遮光筒的軸線不一致 相差較大b 沒有安裝濾光片c 單縫與雙縫不平行d 光源發(fā)出的光束太強 解析安裝實驗器材時要注意 光束的中央軸線與遮光筒的軸線要重合 光源與光屏正面相對 濾光片 單縫和雙縫要在同一高度 中心