實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)課件

用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.觀察雙縫干涉的干涉圖樣2.測(cè)定單色光的波長(zhǎng)一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.觀察雙縫干涉的干涉圖樣如圖所示的雙縫實(shí)驗(yàn)中，屏離開(kāi)擋板越遠(yuǎn)，條紋間的距離越大，另一方面，實(shí)驗(yàn)所用光波的波長(zhǎng)越大，條紋間的距離也越大，這是為什么？r2-r1=dsinθX=Ltanθ≈Lsinθ當(dāng)兩列波的路程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即dx/L=±kλ（k=0,1,2…)時(shí)才會(huì)出現(xiàn)亮條紋，亮條紋位置為：X=±kLλ/dS1S2P1Plr1r2dxθ二.實(shí)驗(yàn)原理即：相鄰兩個(gè)明（或暗）條紋間距離為：如圖所示的雙縫實(shí)驗(yàn)中，屏離開(kāi)擋板越遠(yuǎn)，條紋間的距離越三.數(shù)據(jù)處理：n=5x=a/(n-1)an條亮條紋間的距離a用累積法(減小偶然誤差)條紋間距三.數(shù)據(jù)處理：n=5x=a/(n-1)an條亮條紋間的距離四.實(shí)驗(yàn)裝置

雙縫干涉儀(由光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭組成)、學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺等．五.實(shí)驗(yàn)器材四.實(shí)驗(yàn)裝置雙縫干涉儀(由光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫1．結(jié)構(gòu):由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成．六.測(cè)量頭使用方法15205100202515圖（丙）第1條時(shí)讀數(shù)第4條時(shí)讀數(shù)1520510030354045圖（乙）1．結(jié)構(gòu):由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成．六.測(cè)量頭使用方法152.使用方法:轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,分劃板會(huì)左、右移動(dòng).測(cè)量時(shí),應(yīng)使分劃板中心刻線對(duì)齊條紋的中心(如圖所示),記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a1;轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板向一側(cè)移動(dòng),當(dāng)分劃板中心刻線對(duì)齊另一條相鄰的條紋中心時(shí),記下手輪上的刻度數(shù)a2,兩次讀數(shù)之差就是這兩條條紋間的距離,即：2.使用方法:轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,分劃板會(huì)左、右移動(dòng).測(cè)量時(shí),應(yīng)使分劃1．觀察干涉條紋(1)將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上.如圖所示．七.實(shí)驗(yàn)步驟(2)接好光源,打開(kāi)開(kāi)關(guān),使燈絲正常發(fā)光．(3)調(diào)節(jié)各器件的高度,使光源發(fā)出的光能沿軸線到達(dá)光屏．1．觀察干涉條紋七.實(shí)驗(yàn)步驟(2)接好光源,打開(kāi)開(kāi)關(guān),使燈絲(4)安裝雙縫和單縫,中心大致位于遮光筒的軸線上,使雙縫與單縫的縫平行,二者間距約5cm~10cm,這時(shí)可觀察白光的干涉條紋．(5)在單縫和光源間放上濾光片,觀察單色光的干涉條紋．(4)安裝雙縫和單縫,中心大致位于遮光筒的軸線上,使雙縫與單2.測(cè)定單色光的波長(zhǎng)(3)用刻度尺測(cè)量雙縫到光屏的距離l(d已知)(1)安裝測(cè)量頭,調(diào)節(jié)清晰觀察到干涉條紋．(2)使分劃板中心刻線對(duì)齊某條亮條紋的中央,記下手輪上的讀數(shù)a1,將該條紋記為第1條亮紋;轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板中心刻線移至另一亮條紋的中央,記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a2,該條紋記為第n條亮紋．(4)改變d和l,重復(fù)測(cè)量．2.測(cè)定單色光的波長(zhǎng)(3)用刻度尺測(cè)量雙縫到光屏的(1)安裝數(shù)據(jù)處理

1.條紋間距2.波長(zhǎng)an條亮條紋間的距離a數(shù)據(jù)處理1.條紋間距2.波長(zhǎng)an條亮條紋間的距離a八.注意事項(xiàng)1．放置單縫和雙縫時(shí)，必須使縫平行．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(cè)量頭的中心刻線要對(duì)應(yīng)著亮(或暗)紋的中心．4．要多測(cè)幾個(gè)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(cè)量頭與遮光筒不共軸所致；干涉條紋不清晰一般是因?yàn)閱慰p與雙縫不平行．八.注意事項(xiàng)（3）分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒(méi)有恰好位于條紋中心

（4）測(cè)量多條亮條紋間的距離時(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)確，此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清

九.誤差分析1．雙縫到屏的距離L的測(cè)量存在誤差．2．測(cè)條紋間距Δx帶來(lái)的誤差：(1)干涉條紋沒(méi)有調(diào)整到最清晰的程度．(2)誤認(rèn)為Δx為亮(暗)條紋的寬度．（3）分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒(méi)有恰好位于條紋中紅光的條紋間距最大，紫光的最小。

1.紅光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，紫光的波長(zhǎng)最短。

2.波長(zhǎng)越長(zhǎng)，頻率越??；波長(zhǎng)越短，頻率越大。3.光的顏色由頻率決定

十.幾種單色光的干涉條紋紅光的條紋間距最大，紫光的最小。1.紅光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，紫光的練習(xí):如圖所示雙縫干涉儀,其中A是白熾電燈(光源)、B是濾光片、E是遮光筒、F是毛玻璃光屏．(1)圖中C是_________,D是________,C、D間距離大約是_________cm．單縫雙縫5---10cm練習(xí):如圖所示雙縫干涉儀,其中A是白熾電燈(光源)、B是濾光(2)本實(shí)驗(yàn)的步驟有：①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把屏照亮；②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上;③用米尺測(cè)量雙縫到屏的距離;④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②時(shí)還應(yīng)注意________________和________________________。單縫和雙縫間距5cm~10cm使單縫與雙縫相互平行(2)本實(shí)驗(yàn)的步驟有：?jiǎn)慰p和雙縫間距5cm~10cm使單縫練習(xí):如圖所示雙縫干涉儀,其中A是白熾電燈(光源)、B是濾光片、E是遮光筒、F是毛玻璃光屏．(3)如果撤去濾光片B,在屏上看到的是____________,與D正中相對(duì)的位置出現(xiàn)的是_____________,兩側(cè)是______________.(4)如果把黃色濾光片換成綠色濾光片,在屏上觀察到的條紋間距將變_______．(5)計(jì)算光的波長(zhǎng)的公式是=___________.彩色干涉條紋白色亮條紋彩色條紋變窄λ=d△x/l練習(xí):如圖所示雙縫干涉儀,其中A是白熾電燈(光源)、B是濾光(6).如圖所示,讓一束單色光射到一個(gè)單孔屏?xí)r,光從小孔出來(lái),射到兩個(gè)小孔離得很近的雙孔屏上,這時(shí)像屏上出現(xiàn)了明暗相間的干涉條紋,當(dāng)移動(dòng)像屏?xí)r,以下說(shuō)法正確的是()A.當(dāng)像屏向雙孔屏略微移動(dòng)時(shí),像屏上的條紋變得模糊不清B.當(dāng)像屏遠(yuǎn)離雙孔屏略微移動(dòng)時(shí),像屏上的條紋變得模糊不清C.當(dāng)像屏向雙孔屏略微移動(dòng)時(shí),像屏上的條紋仍然清晰D.當(dāng)像屏遠(yuǎn)離雙孔屏略微移動(dòng)時(shí),像屏上的條紋仍然清晰CD(6).如圖所示,讓一束單色光射到一個(gè)單孔屏?xí)r,光從小孔出來(lái)練習(xí).用螺旋測(cè)微器的測(cè)量頭,調(diào)節(jié)分劃板的位置,使分劃板的中心刻線對(duì)齊第一條亮紋的中心,此時(shí)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)是

;將中心刻線向一側(cè)移動(dòng)到第六條亮紋中心位置,讀出的讀數(shù)是4.158mm,相鄰兩條紋間距

x=

.2.已知雙縫間距d=1.5mm,雙縫到光屏的距離L=1.00m,波長(zhǎng)

=

nm.1.758mm0.480mmλ=d△x/l7.2×10-7m練習(xí).用螺旋測(cè)微器的測(cè)量頭,調(diào)節(jié)分劃板的位置,使分劃板的中心練習(xí).用游標(biāo)卡尺(10分度)的測(cè)量頭,調(diào)節(jié)分劃板的位置,使分劃板的中心刻線對(duì)齊第1條亮紋的中心(圖B),此時(shí)讀數(shù)是

;將中心刻線向一側(cè)移動(dòng)到第6條亮紋中心位置(圖C),讀出的讀數(shù)是

;相鄰兩條紋間距

x=

.2.已知雙縫間距d=0.2mm,雙縫到光屏的距離L=0.60m,波長(zhǎng)

=

nm.19.4mm1.8mmλ=d△x/l6.0×10-7m28.4mm練習(xí).用游標(biāo)卡尺(10分度)的測(cè)量頭,調(diào)節(jié)分劃板的位置,使分＊練習(xí).用游標(biāo)卡尺(10分度)的測(cè)量頭,調(diào)節(jié)分劃板的位置,使分劃板的中心刻線對(duì)齊第1條亮紋的中心(圖B),此時(shí)讀數(shù)是

;將中心刻線向一側(cè)移動(dòng)到第6條亮紋中心位置(圖C),讀出的讀數(shù)是

;相鄰兩條紋間距

x=

.2.已知雙縫間距d=0.2mm,雙縫到光屏的距離L=0.60m,波長(zhǎng)

=

nm.19.4mm1.8mmλ=d△x/l6.0×10-7m28.4mm＊練習(xí).用游標(biāo)卡尺(10分度)的測(cè)量頭,調(diào)節(jié)分劃板的位置,使練習(xí):在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．(1)以下幾點(diǎn)中你認(rèn)為正確的是A.燈絲和單縫及雙縫必須平行放置B.干涉條紋與雙縫垂直C.干涉條紋疏密程度與雙縫寬度有關(guān)D.干涉條紋間距與光的波長(zhǎng)有關(guān)ACD練習(xí):在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．(2)如果測(cè)量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上,如圖所示.則在這種情況下測(cè)量干涉條紋的間距Δx時(shí),測(cè)量值________實(shí)際值.(填“大于”、“小于”或“等于”)由幾何知識(shí)可知測(cè)量頭的讀數(shù)大于條紋間的實(shí)際距離．若其他讀數(shù)無(wú)誤差,則波長(zhǎng)測(cè)量值偏大．λ=d△x/l(2)如果測(cè)量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上,練習(xí):在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若單縫S從雙縫S1、S2的中央對(duì)稱軸的位置稍微向上移動(dòng),則()A.不會(huì)產(chǎn)生干涉條紋B.仍然產(chǎn)生干涉條紋,且中央亮紋P的位置不變C.仍然產(chǎn)生干涉條紋,中央亮紋P的位置略上移D.仍然產(chǎn)生干涉條紋,中央亮紋的位置略下移D練習(xí):在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若單縫S從雙縫S1、S2的中央對(duì)稱軸游標(biāo)卡尺的構(gòu)造01234567890012345678910外測(cè)腳內(nèi)測(cè)腳深度測(cè)腳游標(biāo)尺主尺游標(biāo)卡尺的構(gòu)造01234567890012345678910(1)50分度游標(biāo)尺上每一個(gè)小等分的長(zhǎng)度是

,每一刻度比主尺的最小刻度相差

,精度是

.

最大誤差

.估讀到

位.0.98mm0.02mm0.02mm0.01mm0.01mm游標(biāo)卡尺的測(cè)量精度游標(biāo)卡尺的測(cè)量范圍約.主尺的最小分度是

.十幾厘米1mm(1)50分度游標(biāo)尺上每一個(gè)小等分的長(zhǎng)度是(3)10分度游標(biāo)尺上每一個(gè)小等分的長(zhǎng)度是

,每一刻度比主尺的最小刻度相差

,準(zhǔn)確到

.最大誤差

.估讀到

位.0.9mm0.1mm0.1mm0.05mm0.01mm只需讀到0.1mm,可不估讀到0.01mm(2)20分度游標(biāo)尺上每一個(gè)小等分的長(zhǎng)度是

,每一刻度比主尺的最小刻度相差

,精度是

.最大誤差

.估讀到

位.0.95mm0.05mm0.05mm0.025mm0.01mm(3)10分度游標(biāo)尺上每一個(gè)小等分的長(zhǎng)度是練習(xí)1【23.22mm=2.322cm】50分度游標(biāo)卡尺練習(xí)1【23.22mm=2.322cm】50分度游標(biāo)卡尺練習(xí)2【52.12mm=5.212cm】50分度游標(biāo)卡尺練習(xí)2【52.12mm=5.212cm】50分度游標(biāo)卡尺練習(xí)3【20.10mm=2.010cm】50分度游標(biāo)卡尺練習(xí)3【20.10mm=2.010c