2019-2020学年高中物理 第13章 光 第4节 实验：用双缝干涉测量光的波长课件 新人教版选修

第十三章光第四节实验：用双缝干涉测量光的波长※※掌握用双缝干涉测光的波长的原理、操作、器材、注意事项※※掌握测量头的读数2课内互动探究4课内课堂达标课内互动探究1．实验原理如图所示，与两缝之间的距离d相比，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略。两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0＝L相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是Δx＝Ldλ已知双缝间距d，再测出双缝到屏的距离L和条纹间距Δx，就可以求得光波的波长。2．实验器材光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及光具座。3．实验步骤(1)按照如图所示的装置安装好仪器，调整光源的位置，使光源发出的光能平行地进入遮光筒并照亮光屏。(也可直接用双缝干涉仪)(2)放置单缝和双缝，使缝相互平行，调整各部件的间距，观察白光的双缝干涉图样。(3)在光源和单缝间放置滤光片，使单一颜色的光通过后观察单色光的双缝干涉图样。(4)用米尺测出双缝到屏幕的距离L，用测量头测出相邻的两条亮(或暗)纹间的距离Δx。(5)利用表达式λ＝dLΔx求单色光的波长。(6)换用不同颜色的滤光片，观察干涉图样的异同，并求出相应的波长。4．数据处理(1)转动手轮，使分划板中心刻线对齐某条亮纹的中央，如图所示。记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一条亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2；并记下两次测量时移过的条纹数n，则相邻两亮条纹间距Δx＝|a2－a1|n－1。(2)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(双缝间距d是已知的)。(3)将测得的l、Δx代入Δx＝ldλ求出光的波长λ。(4)多次重复上述步骤，求出波长的平均值。5．注意事项(1)放置单缝和双缝时，必须使缝平行。间距大约为5～10cm。(2)要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上。(3)测量头的中心刻线要对应着亮(或暗)纹的中心。(4)要多测几个亮纹(或暗纹)中心间的距离，再求Δx。(5)调节的基本依据：照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰主要原因是单缝与双缝不平行所致。(1)如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为①光源、②________、③________、④________、⑤遮光筒、⑥光屏。对于某种单色光，为增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取____________________________________________或______________________的方法。滤光片单缝双缝增加双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)减小双缝之间的距离(2)如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是________(填数字代号)。(3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读出手轮的读数如图甲所示。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹，读出手轮的读数如图乙所示。则相邻两亮条纹的间距是________mm。(4)如果已经量得双缝的间距是0.30mm、双缝和光屏之间的距离是900mm，则待测光的波长是______________m。(取三位有效数字)②③1.6105.37×10－7解题指导：解答此题应注意以下几点：(1)螺旋测微器的读数方法，注意半格线是否露出。(2)由Δx＝an－1计算条纹间距。(3)由波长的计算公式λ＝Δx·dl计算波长，注意各物理量的单位。解析：(1)由实验原理可知②③④分别是滤光片、单缝、双缝。由Δx＝ldλ可知，要增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取的办法有：①增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)；②减小双缝之间的距离。(2)由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是②、③。(3)甲图读数是0.045mm，乙图读数是14.535mm，它们的差值是14.490mm，中间跨越了10－1＝9个条纹间距，所以相邻两亮条纹间距是Δx＝14.4909mm＝1.610mm。(4)光的波长λ＝Δx·dl＝5.37×10－7m。〔对点训练1〕(2017·四川省资阳市高二下学期期末)“利用双缝干涉测定光的波长”实验中，双缝间距d＝0.4mm，双缝到光屏的距离L＝0.5m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所示，则：(1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数xA＝11.1mm，xB＝________mm，相邻两条纹间距Δx＝________mm；(2)波长的表达式λ＝_______(用Δx、L、d表示)，该单色光的波长λ＝_______m；(3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将________(填“变大”、“不变”或“变小”)。15.60.75dLΔx6.0×10－7变小解析：(1)由游标卡尺读数规则读出xB＝15.6mm，相邻两条纹间距Δx＝xB－xA6＝0.75mm(2)波长表达式λ＝dLΔx，将数据代入得λ＝6×10－7m(3)频率变大则波长变小，所以Δx将变小。