13.4 实验：用双缝干涉测量光的波长课件-2020-2021学年高二下学期物理人教版选修3-4

第十三章 光 第四节 实验：用双缝干涉测量光的波长 教学目标： 掌握双缝干涉条纹间距的计算公式及推导过程 01 掌握用双缝干涉测波长的原理、器材、步骤及注意事项 02 03 会利用双缝干涉实验测量单色光的波长，加深对双缝干涉的理解 思考讨论： 阅读课本56页内容，推导本实验原理式并阐述各物理量的含义 02 根据原理式判断：要测光的波长，需要分别测出哪些物理量？它们分别如何测量？ 给出该实验的仪器、步骤、数据处理。 该实验有哪些注意事项？ 01 03 04 本课件的环节设计仍采用学生自助探究的模式，但若不进行演示实验，学生难以自主找出该实验的器材、步骤等要点。故实际教学时可让学生通读课文，并只要求学生自主探究、回答实验原理式。其余环节可按讲授式进行。 若按讲授式教学，思考讨论可不要求学生一次性完成，只需按点提问。（但问题仍要给出） 如图1所示，两缝之间的距离为d，每个狭缝都很窄，宽度d相比l可以忽略(d<<l). 在P1S2上取M点，且让P1M=P1S1，则光程差r2-r1=S2M d<<l，S1S2M 可看作直角三角形，光程差 r2-r1=S2M=dsinθ ② 在三角形P1OP0中，又有x ≈ ltanθ ≈ lsinθ ③ 屏上某点P1到两狭缝之间的距离分别设为：P1S1=r1 , P1S2=r2 令P1为第一条亮纹，-=λ ① 由①②③得 λ=d x= 一、实验原理 1、实验原理式： 2、待测物理量和测量方法： l: d: Δx: 双缝到屏幕的距离 含义 测量方法 用刻度尺测量 双缝间的距离 无需测量，已标示在双缝上 相邻条纹的间距 用测量头测量 3、测量头： 构造和读数与游标卡尺相同 构造和读数与螺旋测微仪相同 ①构造图： ②测量方法： 使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮纹，则相邻两亮条纹间距Δx＝ （累计测量法以减小误差） 双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头.另外，还有学生电源、导线、刻度尺等. 二、实验器材 三、实验步骤 1、将光源、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示 2、接好光源，打开开关，使灯丝正常发光 3、调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏 4、安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距5～10 cm，这时可观察白光的干涉条纹. 5、在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹 四、数据处理 1.安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹. 2.用测量头测出相邻条纹间距Δx . 3.用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的). 4.重复测量、计算，求出波长的平均值. 五、注意事项 1、安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，间距大约5～10 cm 2、测条纹间距Δx时应采用累计测量法以减小误差 4、测双缝到屏的距离时，多次测量取平均值 3、测条纹间距Δx时应使分划板中心刻度线与亮条纹的中心对齐 例1　(多选)(2017·全国卷Ⅱ)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是 A.改用红色激光 B.改用蓝色激光 C.减小双缝间距 D.将屏幕向远离双缝的位置移动 E.将光源向远离双缝的位置移动 ACD 例2　在“用双缝干涉测量光的波长”实验中(实验装置如图)，下列说法错误的是 A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中 心时，应放上单缝和双缝 B.测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分 划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐 C.为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮 条纹间距Δx＝ D.将滤光片放在单缝与双缝之间不改变实验结果 A 解析　调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，故A错误； 测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，故B正确； n条亮条纹之间有n－1个间距，相邻两条亮条纹的间距Δx＝ ，故C正确； 根据实验原理知D正确. 例3 (多选)利用如图5所示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长时，有下面几种说法，其中正确的是 A.实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝 B.将滤光片由紫色的换成红色的，干涉条纹间距变宽 C.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 D.测量过程中，