2024届高三物理一轮复习课件：第五节 用双缝干涉实验测定光的波长

第五节 用双缝干涉实验测定光的波长 第四章 光及其应用 光产生干涉的条件 如果两列光不是在真空或空气中传播，而是在绝对折射率为n的介质中传播路程r，Δ（nr）为两列相干光到达明（暗）干涉条纹处的路径与绝对折射率乘积的差值，叫作光程差. 明条纹: 暗条纹: 第一亮纹 双缝 屏幕 单色光 双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为λ的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差为Δt。玻璃片厚度为10λ，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是 1.实验原理 实验目的：（1）观察白光及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 实验原理：相邻明（暗）条纹间距公式 双缝 屏幕 2.实验仪器 双缝干涉仪 单缝 双缝 毛玻璃屏 测量头 遮光筒 2.实验仪器 滤光片作用：使光源变成单色光 单缝作用：使光源成为一个线光源，最大限度地保证光的相干性 双缝作用：产生频率相同，相位差恒定，振动情况相同的两列相干光波 遮光筒作用：防止其他光的干扰 双缝干涉仪 3.实验步骤 3.实验步骤 实验步骤和注意事项【三维设计P119、120】 （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.实验步骤 白光的双缝干涉图样 3.实验步骤 （3）测量头的分划板中心刻线要对着亮(或暗)条纹的中心。 4.数据处理 （4）要多测几条亮条纹(或暗条纹)中心间的距离，再求Δx。 第1条 第7条 螺旋测微器的读数 15 20 5 10 0 第1条时读数 20 25 15 第7条时读数 15 20 5 10 0 30 35 40 45 4.数据处理 螺旋测微器读数规则：测量值（mm）=固定刻度数（mm）（注意半毫米刻度线是否露出） +可动刻度数（估读到下一位）×0.01（mm） 0 1 2 固定刻度： 每刻度为1毫米 45 0 40 可动刻度：50等分主尺上的0.5毫米，每等分为0.01毫米 半毫米刻度线 3 0 30 20 25 读数： 读数： 3.游标卡尺 游标卡尺读数规则：主尺整毫米数(mm)+与主尺对齐的游标尺上第N根线×精确度(mm) 读数： 读数： 读数： 4.数据处理 【例1—课本P114】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. （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应为C，___，___，___，A。 4.数据处理 （2）本实验的步骤有∶ ①取下遮光筒左侧元件，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，并使各元件中心位于遮光筒轴线上. ③用米尺测量双缝到屏的距离. ④用测微目镜（其读数方法同螺旋测微器）测量数条明纹间的距离. 在操作步骤②时，还应注意___________________________________和_______________________________________________.为了增加屏上相邻明纹（暗纹）间的距离，可采取________________________________或________________________________的方法. 双缝与单缝相互平行，且竖直放置 单缝到双缝的距离为5-10cm 调节d使双缝间距减小一些 调节l使双缝到屏幕的距离增大一些 4.数据处理 （3）将测微目镜的分划板中心刻线与某条明纹中心对齐，将该明纹定为第1条明纹，此时手轮上的示数如图（a）所示. 然后同方向转动测微目镜，使分划板中心刻线与第6条明纹中心对齐，记下此时图（b）中手轮上的示数为 mm，求得相邻明纹的间距 Δx 为 mm. （4）已知双缝间距d为2.0×10-4m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式 ，可以求得所测红光波长为 nm. 4.数据处理 【例2—课本跟踪P178】用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离 d＝0.20 mm，双缝到毛玻璃屏间的距离为l＝75.0 cm，如图甲所示，实验时先转动如图乙所示的测量头上的手轮，使与游标卡尺相连的分划板中心刻线对准如图丙所示的第1条亮条纹中心，此时游标卡尺的主尺和游标的位置