高中物理 第五章 光的波動(dòng)性 第2講 學(xué)生實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)課件 教科版選修34.ppt

第2講學(xué)生實(shí)驗(yàn) 用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng) 目標(biāo)定位 1 了解用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)測(cè)量單色光的波長(zhǎng) 一 實(shí)驗(yàn)原理相鄰兩條亮條紋 或暗條紋 的間距是 x 根據(jù)這個(gè)公式 可以得出單色光的波長(zhǎng) 二 實(shí)驗(yàn)器材雙縫干涉實(shí)驗(yàn)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(cè)量頭包括游標(biāo)尺 分劃板 滑塊座 滑塊 目鏡 手輪等 雙縫 測(cè)量頭 三 條紋間距 x的測(cè)定測(cè)量時(shí) 先移動(dòng)測(cè)量頭上的手輪 把分劃線對(duì)準(zhǔn)某一條亮條紋 或暗條紋 并記下它在游標(biāo)尺上的讀數(shù)x1 然后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪 把分劃線對(duì)準(zhǔn)第n條干涉亮條紋 或暗條紋 記下游標(biāo)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(shí)驗(yàn)中為什么不直接測(cè)出相鄰兩條亮條紋間的距離 x 而要測(cè)出n個(gè)亮條紋間的距離 再求平均值 答案由于光的波長(zhǎng)很小 實(shí)驗(yàn)中條紋寬度很小 直接測(cè)出一條條紋的寬度不準(zhǔn)確或較難實(shí)現(xiàn) 只能先測(cè)出n個(gè)條紋間距 再求相鄰亮條紋間的距離 這樣既便于測(cè)量 又可以減小誤差 一 實(shí)驗(yàn)原理 1 把遮光管架在支架環(huán)上 其軸線與光具座的導(dǎo)軌基本平行 2 在遮光管的一端裝上雙縫 并轉(zhuǎn)動(dòng)雙縫座 使雙縫與水平面垂直 再裝好單縫管 二 實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(cè)量頭 在單縫管上裝上撥桿 邊觀察 邊左右移動(dòng)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(cè)量單色光波長(zhǎng)時(shí) 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(shí)清晰地看到分劃線和干涉條紋 然后繞光軸轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭 使分劃線與干涉條紋平行 固定好測(cè)量頭后即可進(jìn)行測(cè)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(dāng)遮光管未接長(zhǎng)管時(shí) l 600mm 當(dāng)遮光管接上長(zhǎng)管后 l 700mm 7 改變雙縫間的距離d 重復(fù)上面步驟 再測(cè)量一次 例1 某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 在屏上觀察到圖2甲所示的條紋 僅改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后 觀察到的條紋如圖乙所示 他改變的實(shí)驗(yàn)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(xiàng)與誤差分析 例2 多選 某同學(xué)在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí) 按裝置圖安裝好實(shí)驗(yàn)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(méi)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(qiáng) 解析安裝實(shí)驗(yàn)器材時(shí)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(duì) 濾光片 單縫和雙縫要在同一高度 中心