物理選修3-4人教新課標(biāo)133實驗：用雙縫干涉測量光的波長課件

15實驗：用雙縫干涉測光的波長第十二章15實驗：用雙縫干涉測光的波長第十二章21.實驗?zāi)康?1)了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件.(2)觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣.(3)測定單色光的波長.21.實驗?zāi)康?2.實驗原理(1)光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為單色光，單色光經(jīng)過單縫后，相當(dāng)于線光源，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，我們通過光屏可以觀察到明暗相間的干涉條紋，若用白光照射，通過兩狹縫可以在光屏上觀察到彩色條紋.(2)根據(jù)λ=

可以計算出單色光的波長，公式中d為雙縫間距離，Δx為相鄰兩條亮紋間的距離，L為雙縫屏到像屏之間的距離，實驗中d一般是已知的，所以測出L、Δx即可測出光的波長.32.實驗原理4Δx的測量可用測量頭完成，如圖12-5-1，測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成.通過測量頭可清晰看到干涉條紋，分劃板上中心有刻線，以此作標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)手輪的讀數(shù)可求得Δx，由于Δx較小，可測出n條亮(或暗)條紋的間距a，則相鄰明紋間距離Δx=.圖12-5-14Δx的測量可用測量頭完成，如圖12-5-1，測量頭由分劃板53.實驗器材雙縫干涉儀：包括光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、光屏、光具座、測量頭及刻度尺等.4.實驗步驟(1)觀察雙縫干涉圖樣①將實驗所需的器材按順序安裝在光具座上.53.實驗器材雙縫干涉儀：包括光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光6②把直徑約10cm，長約1m的遮光筒水平放在光具座上；筒的一端裝有雙縫，另一端裝有毛玻璃屏.(裝置如圖12-5-2)圖12-5-26②把直徑約10cm，長約1m的遮光筒水平放在光具座上；筒的7③取下雙縫，打開光源，調(diào)節(jié)光源的高度，使光線能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮.④放好單縫和雙縫，單縫和雙縫間距離約為5cm~10cm，并使縫相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上.⑤通過測量頭觀察屏上出現(xiàn)的白光的干涉圖樣.⑥在單縫和光源之間放上濾光片，觀察單色光的干涉圖樣.7③取下雙縫，打開光源，調(diào)節(jié)光源的高度，使光線能夠沿著遮光筒8(2)測定單色光的波長①用米尺測出屏到雙縫的距離L.②轉(zhuǎn)動手輪，分劃板移動到使分劃板中心刻線與條紋的中心對齊，記下此時手輪上的讀數(shù)為亮紋1的位置，示意圖如圖12-5-3.圖12-5-38(2)測定單色光的波長圖12-5-39③轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)另一條紋的中心，記下此時手輪上的讀數(shù)，即為條紋n的位置，兩次讀數(shù)之差為這兩條條紋間的距離a.④相鄰亮紋間距Δx=

代入λ=

(其中d在雙縫上已標(biāo)出)即可求得光波波長.⑤換用不同濾光片，重復(fù)實驗測量其他單色光的波長.9③轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)另一條紋的中心，記下此時手105.注意事項(1)放置單縫和雙縫時，必須使縫平行，間距大約5cm~10cm.(2)要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一條軸線上.(3)測量頭的中心刻線要對應(yīng)著亮(或暗)紋的中心.105.注意事項11(4)要多測幾個亮紋(或暗紋)中心間的距離，再求Δx.(5)調(diào)節(jié)的基本依據(jù)是：照在像屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫、測量頭與遮光筒不共軸所致，干涉條紋不清晰一般是單縫與雙縫不平行所致.11(4)要多測幾個亮紋(或暗紋)中心間的距離，再求Δx.12用雙縫干涉測光的波長用雙縫干涉測光的波長，實驗中采用雙縫干涉儀,它包括以下元件A.白熾燈B.單縫C.光屏D.雙縫E.濾光片(其中雙縫和光屏連在遮光筒上)12用雙縫干涉測光的波長13(1)把以上元件安裝在光具座(如圖12-5-4所示)上，正確的排列順序是：圖12-5-413(1)把以上元件安裝在光具座(如圖12-5-4所示)上，14(2)正確調(diào)節(jié)后，測得各器材間的距離l1=0.01m,l2=0.01m,l3=0.8m,雙縫間的距離d=0.3mm.通過測量頭(與螺旋測微器原理相似，轉(zhuǎn)動手輪一周，分劃板前進或后退0.500mm)，觀察標(biāo)記為第1條亮條紋的位置如圖12-5-5(a)所示，觀察標(biāo)記為第5條亮條紋的位置如圖12-5-5(b)所示,則相鄰兩條亮條紋的間距Δx=

mm，由上述數(shù)值可求得此單色光的波長為

m.14(2)正確調(diào)節(jié)后，測得各器材間的距離l1=0.01m,15圖12-5-515圖12-5-516

(1)元件安裝在光具座上，正確的排列順序是A(白熾燈)、E(濾光片)、B(單縫)、D(雙縫)、C(光屏)；這種安裝可以在光屏上看到干涉圖樣.(2)由圖可知，4Δx=6.40mm，Δx=1.60mm由λ=dΔx/l3=6.0×10-7m.16(1)元件安裝在光具座上，正確的排列順序是A(白熾燈17變式訓(xùn)練1:如圖12-5-6所示，在用雙縫干涉測光的波長實驗中，光具座上放置的光學(xué)元件依次為①光源、②

、③

、④

、⑤遮光筒、⑥光屏.對于某種單色光，為增加相鄰亮紋(暗紋)間的距離，可采取

或

的方法.圖12-5-617變式訓(xùn)練1:如圖12-5-6所示，在用雙縫干涉測光的波長18

解析：用雙縫干涉測光的波長的實驗，是利用光的雙縫干涉現(xiàn)象產(chǎn)生的條紋，通過測量條紋的寬度進行波長的測量，條紋寬度d與其他因素的關(guān)系為Dx=

l，L為雙縫到屏的距離，d為雙縫間距離，l為光的波長．

由此可見，各空的答案為：濾光片；單縫；雙縫；減小雙縫間距離；增大雙縫到屏的距離．18解析：用雙縫干涉測光的波長的實驗，是利用光的雙縫干涉現(xiàn)19利用雙縫干涉測定光的波長實驗中，取雙縫間距d=0.5mm,雙縫到光屏間距離L=0.5m,用某種單色光照射雙縫得到干涉圖樣如圖12-5-7(a)所示，分劃板在圖中A、B位置時游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖12-5-7(b)所示，則計算單色光的波長公式為

,單色光的波長為

.19利用雙縫干涉測定光的波長實驗中，取雙縫間距d=0.5m20圖12-5-720圖12-5-721在利用雙縫干涉測定光的波長實驗中,分劃板上的刻度可以確定相鄰條紋的間距的大小,可以從游標(biāo)尺的刻度的讀數(shù)獲得條紋間距,再求出波長.(1)由光的雙縫干涉的理論可以知道,計算單色光的波長公式為λ=dΔx/L,可見,波長與雙縫間距、雙縫與光屏間距離及條紋間距有關(guān).21在利用雙縫干涉測定光的波長實驗中,分劃板上的刻度可22(2)由A位置和B位置的讀數(shù)可知,條紋間距為Δx=

×10-3m=

×10-4mλ=

=

m

=6.43×10-7m

本題解答的關(guān)鍵是條紋間距的確定,要注意A和B之間共有7個條紋間距.22(2)由A位置和B位置的讀數(shù)可知,條紋間距為23

變式訓(xùn)練2：用白光做雙縫干涉實驗時，得到彩色的干涉條紋，下列正確的說法是()A．干涉圖樣的中央亮紋是紫色的

B．在靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的是紅色條紋

C．在靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的是紫色條紋

D．在靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的彩色條紋的顏色與雙縫間距離有關(guān)23變式訓(xùn)練2：用白光做雙縫干涉實驗時，得到彩色的24

解析：白光是各種不同色光組成的復(fù)色光，光屏中央到兩狹縫距離相等，各色光經(jīng)雙縫到達光屏中央的路程差為零，在光屏中央均出現(xiàn)亮紋，各色光復(fù)合成白光，所以中央亮紋為白色；由Dx=l可知，不同色光的干涉條紋間距Dx隨波長的增大而增大，紫光的波長最短，所以靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的是紫色條紋，選項C是正確的．24解析：白光是各種不同色光組成的復(fù)色光，光屏255實驗：用雙縫干涉測光的波長第十二章15實驗：用雙縫干涉測光的波長第十二章261.實驗?zāi)康?1)了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件.(2)觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣.(3)測定單色光的波長.21.實驗?zāi)康?72.實驗原理(1)光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為單色光，單色光經(jīng)過單縫后，相當(dāng)于線光源，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，我們通過光屏可以觀察到明暗相間的干涉條紋，若用白光照射，通過兩狹縫可以在光屏上觀察到彩色條紋.(2)根據(jù)λ=

可以計算出單色光的波長，公式中d為雙縫間距離，Δx為相鄰兩條亮紋間的距離，L為雙縫屏到像屏之間的距離，實驗中d一般是已知的，所以測出L、Δx即可測出光的波長.32.實驗原理28Δx的測量可用測量頭完成，如圖12-5-1，測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成.通過測量頭可清晰看到干涉條紋，分劃板上中心有刻線，以此作標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)手輪的讀數(shù)可求得Δx，由于Δx較小，可測出n條亮(或暗)條紋的間距a，則相鄰明紋間距離Δx=.圖12-5-14Δx的測量可用測量頭完成，如圖12-5-1，測量頭由分劃板293.實驗器材雙縫干涉儀：包括光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、光屏、光具座、測量頭及刻度尺等.4.實驗步驟(1)觀察雙縫干涉圖樣①將實驗所需的器材按順序安裝在光具座上.53.實驗器材雙縫干涉儀：包括光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光30②把直徑約10cm，長約1m的遮光筒水平放在光具座上；筒的一端裝有雙縫，另一端裝有毛玻璃屏.(裝置如圖12-5-2)圖12-5-26②把直徑約10cm，長約1m的遮光筒水平放在光具座上；筒的31③取下雙縫，打開光源，調(diào)節(jié)光源的高度，使光線能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮.④放好單縫和雙縫，單縫和雙縫間距離約為5cm~10cm，并使縫相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上.⑤通過測量頭觀察屏上出現(xiàn)的白光的干涉圖樣.⑥在單縫和光源之間放上濾光片，觀察單色光的干涉圖樣.7③取下雙縫，打開光源，調(diào)節(jié)光源的高度，使光線能夠沿著遮光筒32(2)測定單色光的波長①用米尺測出屏到雙縫的距離L.②轉(zhuǎn)動手輪，分劃板移動到使分劃板中心刻線與條紋的中心對齊，記下此時手輪上的讀數(shù)為亮紋1的位置，示意圖如圖12-5-3.圖12-5-38(2)測定單色光的波長圖12-5-333③轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)另一條紋的中心，記下此時手輪上的讀數(shù)，即為條紋n的位置，兩次讀數(shù)之差為這兩條條紋間的距離a.④相鄰亮紋間距Δx=

代入λ=

(其中d在雙縫上已標(biāo)出)即可求得光波波長.⑤換用不同濾光片，重復(fù)實驗測量其他單色光的波長.9③轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)另一條紋的中心，記下此時手345.注意事項(1)放置單縫和雙縫時，必須使縫平行，間距大約5cm~10cm.(2)要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一條軸線上.(3)測量頭的中心刻線要對應(yīng)著亮(或暗)紋的中心.105.注意事項35(4)要多測幾個亮紋(或暗紋)中心間的距離，再求Δx.(5)調(diào)節(jié)的基本依據(jù)是：照在像屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫、測量頭與遮光筒不共軸所致，干涉條紋不清晰一般是單縫與雙縫不平行所致.11(4)要多測幾個亮紋(或暗紋)中心間的距離，再求Δx.36用雙縫干涉測光的波長用雙縫干涉測光的波長，實驗中采用雙縫干涉儀,它包括以下元件A.白熾燈B.單縫C.光屏D.雙縫E.濾光片(其中雙縫和光屏連在遮光筒上)12用雙縫干涉測光的波長37(1)把以上元件安裝在光具座(如圖12-5-4所示)上，正確的排列順序是：圖12-5-413(1)把以上元件安裝在光具座(如圖12-5-4所示)上，38(2)正確調(diào)節(jié)后，測得各器材間的距離l1=0.01m,l2=0.01m,l3=0.8m,雙縫間的距離d=0.3mm.通過測量頭(與螺旋測微器原理相似，轉(zhuǎn)動手輪一周，分劃板前進或后退0.500mm)，觀察標(biāo)記為第1條亮條紋的位置如圖12-5-5(a)所示，觀察標(biāo)記為第5條亮條紋的位置如圖12-5-5(b)所示,則相鄰兩條亮條紋的間距Δx=

mm，由上述數(shù)值可求得此單色光的波長為

m.14(2)正確調(diào)節(jié)后，測得各器材間的距離l1=0.01m,39圖12-5-515圖12-5-540

(1)元件安裝在光具座上，正確的排列順序是A(白熾燈)、E(濾光片)、B(單縫)、D(雙縫)、C(光屏)；這種安裝可以在光屏上看到干涉圖樣.(2)由圖可知，4Δx=6.40mm，Δx=1.60mm由λ=dΔx/l3=6.0×10-7m.16(1)元件安裝在光具座上，正確的排列順序是A(白熾燈41變式訓(xùn)練1:如圖12-5-6所示，在用雙縫干涉測光的波長實驗中，光具座上放置的光學(xué)元件依次為①光源、②

、③

、④

、⑤遮光筒、⑥光屏.對于某種單色光，為增加相鄰亮紋(暗紋)間的距離，可采取

或

的方法.圖12-5-617變式訓(xùn)練1:如圖12-5-6所示，在用雙縫干涉測光的波長42

解析：用雙縫干涉測光的波長的實驗，是利用光的雙縫干涉現(xiàn)象產(chǎn)生的條紋，通過測量條紋的寬度進行波長的測量，條紋寬度d與其他因素的關(guān)系為Dx=

l，L為雙縫到屏的距離，d為雙縫間距離，l為光的波長．

由此可見，各空的答案為：濾光片；單縫；雙縫；減小雙縫間距離；增大雙縫到屏的距離．18解析：用雙縫干涉測光的波長的實驗，是利用光的雙縫干涉現(xiàn)43利用雙縫干涉測定光的波長實驗中，取雙縫間距d=0.5mm,雙縫到光屏間距離L=0.5m,用某種單色光照射雙縫得到干涉圖樣如圖12-5-7(a)所示，分劃板在圖中A、B位置時游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖12-5-7(b)所示，則計算單色光的波長公式為

,單色光的波長為

.19利用雙縫干涉測定光的波長實驗中，取雙縫間距d=0.5m44圖12-5-720圖12-5-745在利用雙縫干涉測定光的波長實驗中,分劃板上的刻度可以確定相鄰條紋的間距的大小,可以從游標(biāo)尺的刻度的