4.4實驗用雙縫干涉測量光的波長課件高二上學期物理人教版選擇性2

4.4實驗：用雙縫干涉測量光的波長學習目標1、會根據(jù)干涉條紋的間距和光的波長之間的關系，確定測量光的波長的實驗思路。2、能設計實驗方案并正確操作實驗器材，得到明顯的干涉條紋。3、知道兩種測量頭的操作和讀數(shù)規(guī)則，并獲得數(shù)據(jù)。4、對測量數(shù)據(jù)進行整理，得到波長的測量值。課堂引入同學們，你見過最精密的尺子是什么？可能是千分尺，千分尺的精確度可以達到10-5m,你知道，可光的波長比這個還有小的很多，光的波長是怎樣被測量出來的，你能根據(jù)之前學習過的知識設計實驗方案嗎？相鄰兩個明(或暗)條紋中心間距離：同出一源，一分為二一、實驗原理二、實驗器材濾光片：裝在單縫前，使光成為單色光單縫：作為線光源雙縫：作為兩個相干光源毛玻璃屏：在屏上觀察干涉條紋通過透鏡的匯聚作用，使經(jīng)過單縫的光更集中。（二）物理量的測量根據(jù)

可知，本實驗需要測量的物理量是雙縫到屏的距離l和相鄰兩條亮條紋間的距離（雙縫間的距離d

已知）。具體操作如下。l的測量：雙縫到屏的距離l可以用刻度尺測出。

的測量：相鄰兩條亮條紋間的距離需用測量頭測出。測量頭通常有兩種（如圖所示），但都由分劃板、目鏡、手輪等構成。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)動手輪，分劃板會左右移動。測量時，應使分劃板的中心刻線與亮條紋的中心對齊，記下此時手輪上的讀數(shù)。然后轉(zhuǎn)動手輪，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)之差表示這兩個條紋間的距離?x。螺旋測微器游標卡尺

為了減小測量誤差，可測多個亮條紋間的距離，再求出相鄰兩個條紋間的距離。（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條時讀數(shù)第n條時讀數(shù)1520510030354045單縫雙縫三、實驗器材游標卡尺目鏡測量頭1.把長約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；2.共軸：打開光源，在不放單雙縫時，調(diào)節(jié)光源各元件高度，使它發(fā)出的光沿遮光筒軸線照亮屏(中心在同一高度);3.裝縫：裝好單縫和雙縫(縫沿豎直方向)，單、雙縫距離適當5-10cm。調(diào)節(jié)單、雙縫，使縫平行，這時在屏上會看到白光的干涉圖樣；4.放濾光片：在單縫前放濾光片光源濾光片單縫雙縫遮光筒屏透鏡三、實驗步驟5.調(diào)節(jié)測量頭，使分劃板中心刻線與左端某條(記為第1條)亮紋中心對齊，記下此時測量頭刻度x1，將測量頭朝右端移動，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：6.已知雙縫間的距離d，測出雙縫到屏的距離L，由

，計算紅光的波長。四、實驗步驟第1條第7條讀數(shù)：X1讀數(shù)：X2五、數(shù)據(jù)處理1.Δx的測量是相鄰n各兩條紋之間的距離2.L要多次測量求平均值。3.多組數(shù)據(jù)求平均值（二）誤差分析哪些因素會導致實驗有誤差？1．測雙縫到屏的距離l帶來的誤差，可通過選用mm刻度尺，進行多次測量求平均值的辦法減小誤差．2.通過測量多條亮條紋間的距離來減小測量誤差．3．測條紋間距Δx帶來的誤差．(1)干涉條紋沒有調(diào)到最清晰的程度．(2)分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于條紋中心．(3)測量多條亮條紋間距離時讀數(shù)不準確．注意事項1.雙縫干涉儀是比較精密的儀器，應輕拿輕放，不要隨便拆解遮光筒、測量頭等元件。2.濾光片、單縫、雙縫、目鏡等如有灰塵，應用擦鏡紙輕輕擦去。3.安裝時，注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且豎直，間距大約5～10cm。4.常見問題的成因：照在像屏上的光很弱主要是由于燈絲與單縫、雙縫、遮光筒不共軸線所致；干涉條紋不清晰的主要原因一般是單縫與雙縫不平行。5.測量頭在使用時應使中心刻線對應著亮條紋的中心。6.光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行靠近。常見問題及注意事項1．放置單縫和雙縫時，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著亮(或暗)紋的中心．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因為單縫與雙縫不平行．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：雙縫不是豎直放置的。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。注意事項創(chuàng)新方案：用光傳感器做雙縫干涉的實驗1.實驗裝置光源在鐵架臺的最上端，中間是刻有雙縫的擋板，下面是光傳感器。這個實驗的光路是自上而下的。2.光傳感器是一個小盒，在圖中為白色狹長矩形部分，沿矩形的長邊分布著許多光敏單元。這個傳感器各個光敏單元得到的光照信息經(jīng)計算機處理后，在顯示屏上顯示出來。根據(jù)顯示器上干涉圖像的條紋間距，從而算出光的波長。3.這種方法除了同樣可以測量條紋間距外，它還可以方便、形象地在顯示屏上展示亮條紋的分布，并能定量地描繪傳感器上各點的光照強度。二、實驗器材一、實