4.4实验：用双峰干涉测量光的波长-2023-2024学年高二物理同步课件（人教版2019选择性必修第一册）

复习回顾 1.干涉条件：频率相同、振动情况相同的光（相干光） 2.明暗条件 明纹 暗纹 3.条纹间距： 意义：λ--照射光的波长、d--双缝间距、l--屏到双缝间距离。 半波的偶数倍，出现亮条纹；半波的奇数倍，出现暗条纹； 光是一种波，怎样测出光的波长呢？ 4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 选择性必修第一册 第四章 光 亮亮图文旗舰店https://liangliangtuwen.tmall.com 一、实验目的 （1）观测单色光的双缝干涉图样 （2）用双缝干涉图样测定单色光的波长 二、实验原理 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： 实验原理式 三、实验装置 透镜的作用是使射向单缝的光更集中 测量头 单缝 双缝 三、实验器材 测量头分两种，一种是用游标卡尺进行测量，一种是螺旋测微器进行测量，在移动测量的过程中，十字线始终处于观察视野中的中心位置。 三、实验器材 分划板中心刻线 四、物理量的测量 1.双缝到屏的距离l ： 可以用刻度尺测出。 滤光片 l 测量头 x1 第1个 x2 第5个 四、物理量的测量 2.条纹间的距离∆x：用测量头测量n个亮条纹间的距离。 转动手轮 条纹间的距离 x 实验：用双缝干涉测量光的波长 五、实验步骤 1. 将光源、遮光筒、毛玻璃屏等依次安放在光具座上。 滤光片 2.接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。 3.调节光源的高度和角度，使光源灯丝发出的光能沿着遮光筒的轴线到达光屏。 4. 安装单缝和双缝，使单缝与双缝相互平行，二者间距约5～10 cm，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上。 5.在单缝和光源间放上滤光片，就可以观察到单色光的双缝干涉图样。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。 测量头 6.安装滤光片和测量头，调节至通过目镜可清晰观察到干涉条纹。 五、实验步骤 7.用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l( 双缝间距离d 是已知的)。 8.转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数x1 ；转动手轮，使分划板中心刻线对齐另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数x2 ；并记下两次测量时移过的亮条纹数n。则相邻亮纹间距为： 9.换用不同颜色的滤光片和改变双缝间的距离，重复上述(1)～(3)步骤，观察干涉条纹间距的变化，并求出相应的波长。 六、数据处理 双缝干涉（红光） d l x1 x2 a λ d1= l1 l1 l2 d2= l1 l1 l2 红光的条纹间距最大，紫光的最小。 ①红光的波长最长，紫光的波长最短 ②波长越长，频率越小，波长越短，频率越大 ③光的颜色由频率决定 七、误差分析 (1)l 的测量误差: 本实验中双缝到光屏的距离较长,l 的测量误差不太大,但也应选用毫米刻度尺测量.并用多次测量求出平均值的办法减小实验误差. 根据，双缝间的距离d 已知，故误差主要来源于双缝到屏的距离l 以及相邻两条亮条纹间的距离Δx的测量。 (2)测量条纹间距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. ③测量多条亮条纹间距时读数不准确. 活动：如何减小l 的测量误差？ 活动：如何减小相邻两条亮条纹间的距离Δx的测量误差？ 七、误差分析 提示：因双缝到屏的距离较长，应选用刻度尺测量l，并用多次测量求平均值的办法减小误差。 提示：(1)将干涉条纹调到最清晰的程度；(2)分划板中心刻线须与干涉条纹调至平行，且使中心刻线位于亮条纹中心；(3)测出n条亮条纹间的距离a，然后取平均值求出相邻两条亮条纹间的距离Δx，即。 八、注意事项 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∆x. 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. 游标卡尺10/20/50分度 10分度 20分度 50分度 10分度游标卡尺 主尺 0 1 2 3 4 0 主尺读数：4mm 游标尺读数：3 ×1/10mm =0.3mm （2）读数规则 物体长度=游标“0”刻度之前的整毫米刻度+对齐格数×精确度