4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第四章 光 4.实验：用双缝干涉测量光的波长 教学目标 CONTENT 01 02 03 测定单色光的波长 观察白光及单色光的双缝干涉图样 了解光波产生稳定的干涉现象的条件 2 前面我们利用光的双缝干涉装置，用不同的单色光进行实验，红光的条纹间距最大，紫光的最小。 通过理论推导，得到了双缝干涉相邻亮（暗）条纹距离表达式为 我们如何才能测出不同入射光波长的大小呢？ 新课引入 红光干涉条纹 蓝光干涉条纹 如图所示为双缝干涉实验装置示意图。 光源发出的光经滤光片（装在单缝前）成为单色光，把单缝照亮。单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮（暗）纹间的距离x与双缝间的距离d、双缝到屏的距离L、单色光的波长λ之间满足 实验思路 一 知能提升 光源 滤光片 双缝 遮光筒 毛玻璃 单缝 测量头 根据 可知，本实验需要测量的物理量是双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 ，双缝间的距离d已知。具体操作如下。 l 的测量：双缝到屏的距离l 可以用刻度尺测出。 的测量：相邻两条亮条纹间的距离需用测量头测出。 测量头通常有两种（如图所示），但都由分划板、目镜、手轮等构成。 物理量的测量 二 知能提升 转动手轮，分划板会左右移动。测量时，应使分划板的中心刻线与条纹的中心对齐（如图所示），记下此时手轮上的读数。然后转动测量头，使分划板中心刻线与另一条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数。两次读数之差表示这两个条纹间的距离 。 分划板中心刻线 为了减小测量误差，可测多个亮条纹间的距离，再求出相邻两个条纹间的距离。例如，可测出 n 个亮条纹间的距离 a，再求出相邻两个亮条纹间的距离 。 第1条亮纹的示数 第n条亮纹的示数 进行实验 三 知能提升 如图，实验前先取下双缝，打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮。然后放好单缝和双缝。注意使单缝与双缝相互平行，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上。 测量双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离。分别改变滤光片的颜色和双缝的距离，观察干涉条纹的变化，并求出相应的波长。 做好以上调整后，在单缝与光源之间放上滤光片就可以观察到单色光的双缝干涉图样（如图所示）。 设计表格记录实验数据。d 是已知的，l 和 n 条亮条纹间的距离 a 是直接测量值。 由 可以求出相邻两个亮条纹间的距离。 最后，根据 算出波长。 数据分析 四 知能提升 红 双缝到屏的距离L n条亮(或暗)条纹的距离a (1)若测定红光的波长，应选用___色的滤光片.实验时需要测定的物理量有：_________________________和________________________________. 例.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如下图所示。双缝间的距离d=3 mm. 典例精析 (2)若测得双缝与屏之间距离为0.70 m，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0.500 mm)观察到第1条亮纹的位置如下图(a)所示，观察第5条亮纹的位置如下图(b)所示.则可求出红光的波长λ=__________m.(保留一位有效数字) 示数为0 0.650mm 7×10-7 例.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如下图所示。双缝间的距离d=3 mm. 一、实验思路 二、物理量的测量 课堂小结 三、进行实验 四、数据分析 1.(多选)某同学在做双缝干涉实验时,安装好实验装置,在光屏上却观察不到干涉图样,这可能是由于(　　) A.光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致,相差较大 B.滤光片、单缝、双缝的中心在同一高度 C.单缝与双缝不平行 D.光源发出的光束太强 解析:光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致,单、双缝不平行都可能造成看不到干涉图样。选项A、C正确。 AC 跟踪练习 2.(多选)某同学按实验装置安装好仪器后,观察光的干涉现象,获得成功。若他在此基础上对仪器的安装有如下改动,则仍能使实验成功的是(　　) A.将遮光筒的光屏向靠近双缝的方向移动少许,其他不动 B.将滤光片移至单缝和双缝之间,其他不动 C.将单缝向双缝移动少许,其他不动 D.将单缝与双缝的位置互换,其他不动 解析:干涉条纹是双缝发出的光叠加的结果,双缝后面的区域处处存在光,所以移动光屏或改变单缝与双缝间距,条纹仍然形成,故A、C正确;将滤光片移至单缝和双缝之间,照到双缝上的光仍是振动情况完全一样的光源,故B正确;将单缝与双缝的位置互换,失去了产生干涉的条件,故D错误。 ABC　 3.在杨氏双缝干涉实验中，如果（ ） A.用白光作为光源， 屏上将呈现黑白相间的条纹 B.用红光作为光源， 屏上将呈现红黑相间的条纹