4.4 实验：用双缝干涉测光的波长（课件）（含视频）-2021-2022学年下学期高二物理同步精品课堂（新教材人教版选择性必修第一册）

第四章 光 第4节 实验：用双缝干涉测光的波长 学易同步精品课堂 新教材人教版 物理（选择性必修第一册） 1.了解光波产生稳定的干涉现象的条件； 2.观察白光及单色光的双缝干涉图样； 3.掌握测定单色光的波长的方法。 一、实验目的 如图所示的双缝实验中，当两列波的路程差为波长的整数倍，即 （k=0，1，2…)时才会出现亮条纹，亮条纹位置为： 二、实验原理 相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为 二、实验原理 单色光通过单缝后，经双缝产生稳定干涉图样，图中相邻两条亮纹间距△x、双缝间距d、双缝到屏的距离L、单色光的波长λ满足： 双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、刻度尺． 光源 滤光片 双缝 遮光筒 毛玻璃 单缝 测量头 三、实验器材 1.如图，把长约1m的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏； 2.取下双缝，打开光源，调节光源高度，使它发出的光沿遮光筒轴线照亮屏(中心在同一高度); 3.装好单缝和双缝(缝沿竖直方向)，调节透镜，使灯丝的像成在单缝上，调节单、双缝，使缝平行，这时 在屏上会看到白光的干涉图样； 光源 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 屏 透镜 四、实验步骤 4.在单缝和光源间放上红色滤光片，观察红光干涉图样； 5.调节测量头，使分划板中心刻线与左端某条(记为第1条)亮纹中心对齐，记下此时测量头刻度x1，将测量头朝右端移动，记下第 n 条亮纹中心位置x2；则第1条亮纹与第n条亮纹中心间距为a=x2-x1，则相邻亮纹间距为： 四、实验步骤 7 Δx Δx Δx Δx Δx Δx 红光 中间亮纹 第一条暗纹 第一条暗纹 第二条暗纹 第三条暗纹 第二条暗纹 第三条暗纹 第二条亮纹 第一条亮纹 第二条亮纹 第一条亮纹 第1条 第7条 6.已知双缝间的距离d，测出双缝到屏的距离L，由 ，计算红光的波长。 四、实验步骤 7.观察与记录 （1）调单缝与双缝间距为几厘米时，观察白光的干涉条纹. （2）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹. （3）调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n条相邻的明条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数a2，则 相邻两条纹间的距离 （4）换用不同的滤光片，测量其他色光的波长. 四、实验步骤 1．放置单缝和双缝时，必须使缝平行． 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是因为单缝与双缝不平行． 五、注意事项 1.测双缝到屏的距离L带来的误差，可通过选用mm刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差． 2.通过测量多条亮条纹间的距离来减小测量误差． 3．测条纹间距Δx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． 六、误差分析 【典例1】在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图所示。双缝间的距离d=3mm。 若测定红光的波长，选用红色的滤光片，实验中测得双缝与屏之间的距离为0.70m，通过测量头（与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500mm）观察第1条亮条纹的读数为0.004mm；观察第5条亮条纹的位置如图所示，其读数为__________mm。则可求出红光的波长λ=__________m（计算结果保留三位有效数字）。 典例分析 【答案】 0.640 6.81×10-7 【典例2】在用双缝干涉测量光的波长实验中(实验装置如图): (1)下列说法错误的是　　　　。(填选项前的字母)  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.测量某条干涉亮纹位置时,应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐 C.为了减少测量误差,可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a,求出相邻两条亮纹间距 典例分析 (2)测量某亮纹位置时,手轮上的示数如图,其示数为　　　　 mm。  【解析】(1)应先调节光源高度、遮光筒中心及光屏中心后再放上单、双缝,选项A不正确。测微目镜分划板中心刻线应与亮纹中心对齐,使得移动过程测出的条纹间距较为准确,选项B正确。测微目镜移过n条亮纹,则亮条纹间距 ,选项C正确。故选A。 (2)主尺读数是1.5 mm,螺旋读数是47.0×0.01 mm,因此示数为1.970 mm。 【答