魯科版選擇性必修第一冊5.2科學測量用雙縫干涉測光的波長課件（14張）

5.2科學測量：

用雙縫干涉測光的波長第5章光的干涉、衍射和偏振魯科版（2019版）選擇性必修1復習與引入01、光的干涉的條件、圖樣特點分別是什么？2、光的干涉中相鄰兩條亮條紋的間距跟什么有關(guān)呢？實驗11.1實驗目的（1）用雙縫干涉實驗裝置測量光的波長。（2）學習測量微小距離的方法。1.2實驗器材光具座、雙縫干涉儀（由光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭組成）、學生電源。1.3實驗原理與設(shè)計根據(jù)雙縫干涉的條紋間距公式可得

，分別測量d、l和Δx，可求得光波波長。條紋的間隔太密，直接測量相鄰條紋間距誤差較大。請想一想，如何較準確地測量出相鄰兩條亮條紋（或暗條紋）的間距？1.4實驗步驟實驗1（1）如圖所示，在光具座上把各光學元件裝配好。從遮光筒上取下雙縫，打開電源，調(diào)節(jié)光源的高度，直到光束能沿遮光筒的軸線射到毛玻璃屏的中心。放上單縫和雙縫，使它們的距離為5～10cm，并保持縫相互平行。注意：各光學元件中心應大致位于遮光筒的軸線上。（2）觀察光屏上的白光干涉條紋的特點。給光源加上不同的濾光片，看條紋的色彩、間距發(fā)生了什么變化，相鄰亮條紋（或暗條紋）的間距是否相等。（4）轉(zhuǎn)動手輪，先使分劃板中心刻線對準某條亮條紋中心，如圖所示，記下此時的讀數(shù)。繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線移過n條條紋，對齊另一亮條紋中心，再記下此時的讀數(shù)。轉(zhuǎn)動手輪進行測量時，一次測量中不要反向旋轉(zhuǎn)。（3）記下雙縫間的距離d和雙縫到光屏的距離L（5）把測量結(jié)果記錄在數(shù)據(jù)表格中，算出兩次讀數(shù)之差，并求出相鄰亮條紋（或暗條紋）的平均間距Δy。求出光的波長。實驗11.5數(shù)據(jù)分析濾光片雙縫間距d雙縫到光屏距離L光的波長1.6實驗結(jié)論1.7注意事項⑤測條紋間距△x時，用測量頭則出n條亮（暗）間的距離a，再求出相鄰的兩條明（暗）紋間的距離，可以減小誤差。③單縫雙縫應相互平行，其中心位于遮光筒的軸線上，雙縫到屏的距離應相等；④測雙縫到屏的距離L可用米尺測多次，取平均值；①干涉儀是精密儀器，輕拿輕放，不要隨便拆卸光筒、測量頭等元件；②濾光片、單縫、雙縫等如由灰塵，用擦鏡紙輕輕擦去；⑥光源的燈絲是線狀燈絲，與單縫平行且靠近；⑦轉(zhuǎn)動手輪時，一次測量中使用統(tǒng)一方向旋轉(zhuǎn)，不要反向；實驗11.8誤差分析盡量使單縫、雙縫平行，調(diào)節(jié)單縫到雙縫距離相等，使單縫、雙縫的中心大致位于遮光軸上；③單縫到雙縫的距離沒有嚴格相等；多次測量取平均值；①刻度尺測量雙縫到光屏之間的距離；②單縫、雙縫沒有嚴格平行，其中心沒有位于遮光軸的軸線上；誤差來源減小誤差方法練習2課本P120---2.在“用雙縫干涉實驗測量光的波長”實驗中，一同學經(jīng)調(diào)節(jié)后使單縫與雙縫在豎直方向相互平行。若該同學先后分別用間距d1=0.20mm和d2=0.25mm的雙縫來完成實驗，其他條件不變，你認為觀察到的單色光的干涉條紋是下面哪些圖像？其中對應雙縫間距d1

的是下面哪個圖像？課本P121---3.用a和b兩種單色光依次在同一雙縫干涉裝置上做實驗，在屏上觀察到a光的干涉條紋間距較大，則（）A.a光波長較短；B.水對a光的折射率較大；C.a光在水中的傳播速度較大；D.a光從水中射向空氣時，全反射臨界角較小練習2課本P121---4.現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D、透紅光的濾光片E幾種光學元件，要把它們放在圖（a）所示的光具座上組裝成雙縫干涉實驗裝置，用以測量紅光的波長。（1）將白光光源C放在光具座最左端，再依次放置其他光學元件。由左至右，各光學元件的排列順序應為C、

、

、

、A。（2）本實驗的步驟有：A.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；B.按合理順序在光具座上放置各光學元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；

C.用刻度尺測量雙縫到屏的距離；D.用測量頭測量第1條亮條紋到第n條亮條紋間的距離。在操作步驟B時還應注意

和

。（3）將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮條紋中心對齊，將該亮條紋定為第1條亮條紋，此時手輪上的示數(shù)如圖（b）所示。同方向轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線與第6條亮條紋中心對齊，記下此時圖（c）中手輪上的示數(shù)為

mm，求得相鄰亮條紋的間距Δy為

mm。（4）已知雙縫間距d=2.0×10-4m，測得雙縫到屏的距離L=0.700m，由計算式λ=

，求得所測紅光波長為

nm。練習2例題1：某同學利用雙縫干涉實驗裝置測定某一光的波長，已知雙縫間距為d，雙縫到屏的距離為L,將測量頭的分劃板中心刻線與某一亮條紋的中心對齊，并將該條紋記為第一亮條紋，其示數(shù)如圖所示,此時的示數(shù)x1=

mm。然后轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第n亮條紋的中心對齊，測出第n亮條紋示數(shù)為x2。由以上數(shù)據(jù)可求得該光的波長表達式λ=

（用給出的字母符號表示）。0.776025302035mm練習2例題2：在楊氏雙縫干涉實驗中，如果（）（A）用白光作為光源,屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋（B）用紅光作為光源,屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋（C）用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋（D）用紫光作為光源，遮住其中一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)間距不等的條紋BD例題3：在《用雙縫干涉測光的波長》的實驗中，裝置如圖，雙縫間的距離d=3mm練習2

（1）若測定紅光的波長，應選用

色的濾光片，實驗時需要測定的物理量有：

和

。光源濾光片單縫雙縫遮光筒屏雙縫到屏的距離Ln條條紋間距a紅練習2

（2）若測得雙縫與屏之間距離0.70m，通過測量頭（與螺旋測微器原理相似，手輪轉(zhuǎn)