《优化方案》2013年鲁科物理选修3-4全册精品课件（22份打包）

实验　用双缝干涉测光的波长  课前自主学案 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 实 验 课前自主学案 一、实验目的 1．观察白光及单色光的双缝干涉图样． 2．掌握用公式Δy＝λ测定波长的方法． 二、实验原理 　光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后，相当于线光源，通过双缝后，变成频率相同、相位差恒定的相干光，可以在光屏上产生稳定的干涉图样． 1．波长λ的测量原理：根据双缝干涉中条纹间距Δy＝λ得波长λ＝Δy，已知双缝间距d，再测出双缝到屏的距离l和条纹间距Δy，就可以求得光波的波长λ. 2．用测微目镜测条纹间距Δy：两条相邻亮(或暗)条纹间的距离Δy用测微目镜测出．测微目镜由分划板、目镜、手轮等构成．如图5－1－16所示．转动手轮，分划板会左、右移动．测量时，应使分划板中心线对齐某条亮(或暗)条纹的中心，记下此时手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐相邻的下一条亮(或暗)条纹中心时，记下手轮上的读数a2，两次读数之差就是相邻两条亮(或暗)条纹间的距离，即Δy＝|a1－a2|. 图5－1－16 三、实验器材 　双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、单缝屏、双缝屏、遮光筒、毛玻璃屏、测微目镜，另外还有学生电源、导线、刻度尺． 四、实验步骤 1．器材的安装与调整 (1)先将光源、遮光筒依次放于光具座上，调整光源的高度，使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮． (2)将单缝和双缝安装在光具座上，使光源、单缝及双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上，并注意使双缝与单缝相互平行，在遮光筒有光屏的一端安装测微目镜，如图5－1－17所示，调整分划板位置直到分划板中心刻线位于光屏中央． 图5－1－17 2．观察双缝干涉图样 (1)调节单缝的位置，使单缝和双缝间距离保持在5～10 cm，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时通过测微目镜上的目镜观察干涉条纹，若干涉条纹不清晰，可通过遮光筒上的调节长杆轻轻拨动双缝，即可使干涉条纹清晰明亮．在屏上就会看到白光的双缝干涉图样． (2)将红色(或绿色)滤光片套在单缝前面，通过目镜可看到单色光的双缝干涉条纹． 3．测定单色光的波长 (1)用测微目镜测量某单色光干涉图样的条纹间距Δy.(方法见“实验原理”) Δy很小，直接测量时相对误差较大，通常测出n条亮(或暗)条纹间的距离a，再推算相邻两条亮(或暗)条纹间的距离Δy＝. (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l、d、Δy代入Δy＝λ，求出光的波长λ.重复测量、计算，求出波长的平均值． (4)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． 一、注意事项 1．放置单缝和双缝时，必须使缝平行，间距大约5 ～10 cm. 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． 核心要点突破 4．要多测几个亮纹(或暗纹)中心间的距离，取平均值求Δy. 5．光源灯丝最好为丝状灯丝，并与单缝平行且靠近． 6．调节的基本依据是：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，干涉条纹不清晰一般主要原因是单缝与双缝不平行所致． 二、误差分析 1．双缝到屏的距离l的测量带来的误差，可选用毫米刻度尺，采用多次测量求平均值的办法减小误差． 2．测条纹间距Δy带来的误差． (1)干涉条纹没有调到最清晰的程度． (2)分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心． (3)测量多条亮纹间距离时读数不准确． 田 现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图5－1－18所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长． 图5－1－18 课堂互动讲练 双缝干涉实验 例1 (1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序为C、________、________、________、A. (2)本实验的步骤有： ①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮； ②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上； ③用米尺测量双缝到屏的距离； ④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离． 在操作步骤②时还应注意____________和____________． (3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图5－1－19甲所示．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为________mm. 图5－1－19