4.4實(shí)驗(yàn)用雙縫干涉測量光的波長課件-高二上學(xué)期物理人教版選擇性

第四章

光第4節(jié)

實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測量波的波長人教版（2019）選擇性必修一目錄一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)裝置及器材四、物理量的測量五、實(shí)驗(yàn)步驟六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理七、常見問題及注意事項(xiàng)八、實(shí)驗(yàn)誤差分析紅光干涉條紋紫光干涉條紋藍(lán)光干涉條紋觀察不同波長的光產(chǎn)生的干涉條紋是不一樣的，如果單色光產(chǎn)生的干涉條紋圖像變成了黑白色，你能判斷出來這是什么光的干涉條紋嗎？怎么判斷？新課導(dǎo)入知識(shí)講解課堂小結(jié)隨堂練習(xí)布置作業(yè)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

二、實(shí)驗(yàn)原理相鄰兩個(gè)明(或暗)條紋之間的距離為:

單色光

溫馨提示：用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)，雙縫間距d是已知的；只要測出雙縫到屏的距離l和相鄰兩條亮紋(或暗紋)中心間距Δx，就可以計(jì)算出入射光波長的大小。新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)三、實(shí)驗(yàn)裝置及器材濾光片雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀雙縫干涉儀（光具座、光源、透鏡、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭）、刻度尺、學(xué)生電源、導(dǎo)線濾光片：裝在單縫前，使光成為單色光單縫：作為線光源雙縫：作為兩個(gè)相干光源毛玻璃屏：在屏上觀察干涉條紋透鏡：將點(diǎn)光源變成平行光新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)四、物理量的測量1、雙縫的距離d可以在實(shí)驗(yàn)器材上直接讀出濾光片l2、雙縫到屏的距離

l的測量可以用刻度尺測出新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)3、相鄰兩條亮條紋間距

?x用雙縫干涉儀自帶的測量頭測量分劃板目鏡手輪轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，分劃板會(huì)左右移動(dòng)。測量時(shí)，應(yīng)使分劃板的中心刻線與亮條紋的中心對齊，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)。然后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線與另一亮條紋的中心對齊，再次記下手輪上的讀數(shù)。兩次讀數(shù)之差表示這兩個(gè)條紋間的距離?x。螺旋測微器游標(biāo)卡尺新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)

為了減小測量誤差，可測多個(gè)亮條紋間的距離，再求出相鄰兩個(gè)條紋間的距離。（可測出

n

條亮條紋間的距離a，再求出相鄰兩個(gè)亮條紋間的距離

）第1條第n條讀數(shù)：X1讀數(shù)：X215205100202515第1條時(shí)讀數(shù)第n條時(shí)讀數(shù)1520510030354045新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)1.安裝安放好雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀。濾光片2.先取下雙縫，打開光源，調(diào)節(jié)光源的高度和角度，使它發(fā)出的光束沿著遮光筒的軸線把屏照亮。（中心在同一高度）3.放好單縫和雙縫（縫沿豎直方向，單縫和雙縫間距離約為5cm～10cm）。注意使單縫與雙縫相互平行，盡量使縫的中點(diǎn)位于遮光筒的軸線上。4.在單縫與光源之間放上濾光片，觀察單色光的雙縫干涉圖樣。5.測量雙縫到屏的距離l和相鄰兩條亮條紋間的距離

?x

并記錄。五、實(shí)驗(yàn)步驟新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)五、實(shí)驗(yàn)步驟-實(shí)驗(yàn)演示新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理1.調(diào)節(jié)測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋；2.使分劃板中心刻線與左端某條(記為第1條)亮紋中心對齊，記下此時(shí)測量頭刻度x1，將測量頭朝右端移動(dòng)，記下第n

條亮紋中心位置x2；則第1條亮紋與第n

條亮紋中心間距為a=x2-x1，則相鄰亮紋間距為：3.測出l、d、Δx

；4.代入公式，得到所測波長。5.換用不同的濾光片，測量其他色光的波長第1條亮紋及讀數(shù)第n條亮紋及讀數(shù)新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)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．測量頭的中心刻線要對應(yīng)著亮(或暗)紋的中心．4．要多測幾個(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．常見問題1.看不到圖樣或圖樣較暗；2.干涉條紋是斜的；3.條紋不清晰。原因：雙縫不是豎直放置。原因：單縫、雙縫的放置方向不平行。原因：光源、透鏡、遮光筒不共軸。注意事項(xiàng)七、常見問題及注意事項(xiàng)新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)八、實(shí)驗(yàn)誤差分析

新課導(dǎo)入知識(shí)講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)【學(xué)以致用1】(多選)某同學(xué)在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),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.濾光片、單縫、雙縫的中心在同一高度C.單縫與雙縫不平行D.光源發(fā)出的光束太強(qiáng)解析:光束的中央軸線與遮光筒的軸線不一致,單、雙縫不平行都可能造成看不到干涉圖樣。選項(xiàng)A、C正確。答案：AC隨堂練習(xí)新課導(dǎo)入知識(shí)講解課堂小結(jié)布置作業(yè)【學(xué)以致用2】(多選)某同學(xué)按實(shí)驗(yàn)裝置安裝好儀器后,觀察光的干涉現(xiàn)象,獲得成功。若他在此基礎(chǔ)上對儀器的安裝有如下改動(dòng),則仍能使實(shí)驗(yàn)成功的是(

)A.將遮光筒的光屏向靠近雙縫的方向移動(dòng)少許,其他不動(dòng)B.將濾光片移至單縫和雙縫之間,其他不動(dòng)C.將單縫向雙縫移動(dòng)少許,其他不動(dòng)D.將單縫與雙縫的位置互換,其他不動(dòng)解析:干涉條紋是雙縫發(fā)出的光疊加的結(jié)果,雙縫后面的區(qū)域處處存在光,所以移動(dòng)光屏或改變單縫與雙縫間距,條紋仍然形成,故A、C正確;將濾光片移至單縫和雙縫之間,照到雙縫上的光仍是振動(dòng)情況完全一樣的光源,故B正確;將單縫與雙縫的位置互換,失去了產(chǎn)生干涉的條件,故D錯(cuò)誤。答案：ABC隨堂練習(xí)新課導(dǎo)入知識(shí)講解課堂小結(jié)布置作業(yè)【學(xué)以致用3】在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)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)間距不等的條紋解析：白光作楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋，A錯(cuò)；用紅光作光源，屏上將呈現(xiàn)紅色兩條紋與暗條紋（即黑條紋）相間，B對；紅光和紫光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉條紋，C錯(cuò)；紫光作光源，遮住一條狹縫，屏上出現(xiàn)單縫衍射條紋，即間距不等的條紋，D對。答案：BD隨堂練習(xí)新課導(dǎo)入知識(shí)講解課堂小結(jié)布置作業(yè)【學(xué)以致用4】雙縫干涉測光的波長的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,已知單縫與雙縫間的距離l1=100mm,雙縫與屏的距離l2=700mm,雙縫間距d=0.25mm。用測量頭來測量亮紋中心的距離。測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成,轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板左右移動(dòng),讓分劃板的中心刻線對準(zhǔn)亮紋的中心(如圖乙所示),記下此時(shí)手輪上的讀數(shù),轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭,使分劃板中心刻線對準(zhǔn)另一條亮紋的中心,記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)。隨堂練習(xí)新課導(dǎo)入知識(shí)講解課堂小結(jié)布置作業(yè)(1)分劃板的中心刻線分別對準(zhǔn)第1條和第4條亮紋的中心時(shí),手輪上的讀數(shù)如圖丙所示,則對準(zhǔn)第1條時(shí)讀數(shù)x1=

mm,對準(zhǔn)第4條時(shí)讀數(shù)x2=

mm。(2)寫出計(jì)算波長λ的表達(dá)式,λ=

(用符號(hào)表示),λ=

m。

解析:(1)讀數(shù)x1=2mm+0.01×19.0mm=2.190mm,x2=7.5mm+0.01×37.0mm=7.870mm。

隨堂練習(xí)新課導(dǎo)入知識(shí)講解課堂小結(jié)布置作業(yè)紅雙縫到屏的距離Ln條亮(或暗)條紋的距離a(1)若測定紅光的波長，應(yīng)選用___色的濾光片.實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測定的物理量有：_________________________和________________________________.【學(xué)以致用5】在“用雙縫干涉測光的波長”的實(shí)驗(yàn)中，裝置如下圖所示。雙縫間的距離d=3mm.隨堂練習(xí)新課導(dǎo)入知識(shí)講解課堂小結(jié)布置作業(yè)

(2)若測得雙縫與屏之間距離為0.70m，通過測量頭(與螺旋測微器原理相似,手輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周，分劃板前進(jìn)或后退0.500mm)觀察到第1條亮紋的位置如下圖(a)所示，觀察第5條亮紋的位置如下圖(b)所示.則可求出紅光的波長λ=__________m.(保留一位有效數(shù)字)示數(shù)為00.650mm7×10-7

隨堂練習(xí)新課導(dǎo)入知識(shí)講解課堂小結(jié)布置作業(yè)【學(xué)以致用6】在用雙縫干涉測量光的波長實(shí)驗(yàn)中,將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀按要求安裝在光具座上(如圖甲所示),并選用縫間距d=0.20mm的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知,像屏與雙縫屏間的距離l=700mm。然后,接通電源使光源正常工作。(1)已知測量頭主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度。某同學(xué)調(diào)整手輪后,從測量頭的目鏡看去,第一次映入眼簾的干涉條紋如圖乙(a)所示,圖乙(a)中的數(shù)字是該同學(xué)給各暗條紋的編號(hào),此時(shí)圖乙(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x1=1.16mm;接著再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,映入眼簾的干涉條紋如圖丙(a)所示,此時(shí)圖丙(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x2=

mm。(2)利用上述測量結(jié)果,經(jīng)計(jì)算可得兩相鄰亮條紋