第4章 第4节 实验：用双缝干涉测量光的波长（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

第4节　实验：用双缝干涉测量光的波长 一、本版教材实验理清楚 实验目的 1．观察白光及单色光的双缝干涉图样。 2．掌握用公式Δx＝λ测量单色光的波长的方法。 实验原理 1．测量原理 由公式Δx＝λ可知，在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；l是双缝到屏的距离，可以测出，那么，只要测出相邻两条亮条纹(或相邻两条暗条纹)中心间距Δx，即可由公式λ＝Δx计算出入射光波长的大小。 2．测量Δx的方法 测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图甲所示，测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与干涉条纹平行，然后转动手轮，使分划板向左(或向右)移动至分划板的中心刻线与亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，再转动手轮，用同样的方法测出n条亮条纹间的距离a，则可求出相邻两条亮条纹间的距离Δx＝。 实验器材 双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头)、学生电源、导线、米尺。 实验步骤 1．器材的安装与调整 (1)先将光源、遮光筒依次放于光具座上，如图所示，调整光源的高度，使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮。 (2)将单缝和双缝安装在光具座上，使光源、单缝及双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上，并注意使双缝与单缝相互平行，在遮光筒有光屏一端安装测量头，如图所示，调整分划板位置到分划板中心刻线位于光屏中央。 2．观察双缝干涉图样 (1)调节单缝的位置，使单缝和双缝间距离保持在5～10 cm，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时通过测量头上的目镜观察干涉条纹，若干涉条纹不清晰，可通过遮光筒上的调节长杆轻轻拨动双缝，即可使干涉条纹清晰明亮。在屏上就会看到白光的双缝干涉图样。 (2)将红色(或绿色)滤光片放置在单缝前面，通过目镜可看到单色光的双缝干涉条纹。 (3)在光源及单缝之间加上一凸透镜，调节光源及单缝的位置，使光源灯丝成像于单缝上，可提高双缝干涉条纹的亮度，使条纹更加清晰，如图所示。 数据处理 1．转动手轮，使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一条亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2；并记下两次测量的条纹数n，则相邻两亮条纹间距Δx＝。 2．用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(双缝间距d是已知的)。 3．将测得的l、Δx代入Δx＝λ求出光的波长λ。 4．多次重复上述步骤，求出波长的平均值。 5．换用不同的滤光片，重复上述实验。 误差分析 产生原因 减少方法 偶然误差 l和Δx的测量 多次测量取平均值 系统误差 分划板刻线与干涉条纹不平行 调节单、双缝使分划板刻线与干涉条纹平行 误差分析 1．测双缝到屏的距离l带来的误差，可通过选用毫米刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差。 2．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。 (3)测量多条亮条纹间距离时读数不准确。 　 二、他版教材实验多融通 (一)鲁科版教材实验方案　 [差异解读] (1)实验原理和实验方案与人教版实验方案相同。 (2)与人教版相比少了透镜，多了调节杆。 (二)粤教版教材实验方案　 [差异解读] (1)实验原理和实验方案与人教版实验方案相同。 (2)与人教版相比，少了透镜。 实验原理与操作 [典例1]　图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中： (1)观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是____________。(单选) A．旋转测量头 B．增大单缝与双缝间的距离 C．调节拨杆使单缝与双缝平行 (2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是______ 。(单选) A．减小单缝与光源间的距离 B．减小单缝与双缝间的距离 C．增大透镜与单缝间的距离 D．增大双缝与测量头间的距离 [解析]　(1)若粗调后看不到清晰的干涉条纹，看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原因是单缝与双缝不平行；要使条纹变得清晰，值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行，故C正确。 (2)根据Δx＝λ可知，要增大条纹间距可以增大双缝到测量头间的距离l，减小双缝的间距d，故D正确。 [答案]　(1)C　(2)D (1)牢记实验仪器在光具座上的排列顺序。 (2)弄清影响条纹清晰度的因素。 (3)弄清影响条纹间距的因素。　　 数据处理和误差分析 [典例2]　某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题： (1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________； A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝 (2)若双缝的间距为d，