(配套教参)第十三章 实验十八 用双缝干涉测量光的波长-【高考领航】2024高考物理大一轮复习教师用书word+课件PPT（新教材，人教版）

实验十八　用双缝干涉实验测量光的波长 一、实验基本技能 1．实验目的 (1)了解光波产生稳定的干涉现象的条件。 (2)观察白光和单色光的双缝干涉图样。 (3)测定单色光的波长。 2．实验原理 如图甲所示，光源发出的光，经过滤光片后变成单色光，再经过单缝S时发生衍射，这时单缝S相当于一个单色光源，衍射光波同时到达双缝S1和S2之后，S1、S2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源，相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2间距离d及双缝与屏的距离l有关，其关系式为Δx＝λ，因此，只要测出Δx、d、l即可测出波长λ。 甲 两条相邻亮(暗)条纹间的距离Δx用测量头测出。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图乙所示。 乙 3．实验器材 双缝干涉仪，即：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源、导线、刻度尺。 4．实验步骤 (1)观察双缝干涉图样 ①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示。 ②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。 ③调节各器件的高度，使灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏。 ④安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约为5～10 cm。 ⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。 (2)测定单色光的波长 ①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。 ②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，如图所示，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第n条亮条纹，测出n条亮条纹间的距离a，则相邻两亮条纹间距Δx＝。 ③用刻度尺测量双缝到光屏间距离l(d是已知的)。 ④重复测量、计算，求出波长的平均值。 二、规律方法总结 1．数据处理 (1)条纹间距的计算：转动测量头的手轮，分划板中心刻线在第1条亮条纹中央时读数为a1，在 第n条亮条纹中央时读数为an，则Δx＝。 (2)根据条纹间距与波长的关系Δx＝λ得λ＝Δx，其中d为双缝间距，l为双缝到光屏的距离。 (3)测量时需测量多组数据，求λ的平均值。 2．误差分析 (1)双缝到光屏的距离l的测量存在误差。 (2)测条纹间距Δx带来的误差： ①干涉条纹没有调整到最清晰的程度。 ②误认为Δx为亮条纹的宽度。 ③分划板中心刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于亮条纹中心。 ④测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清。 3．注意事项 (1)调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。 (2)放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上。 (3)调节测量头时，应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离。 (4)不要直接测Δx，要测多条亮条纹的间距再计算得到Δx，这样可以减小误差。 (5)白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层。 考点一　教材原型实验(基础考点) 1．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，由左到右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、 、 、 、A。 (2)本实验的步骤有： ①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮； ②按合理的顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上； ③用刻度尺测量双缝到屏的距离； ④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离。 在操作步骤②时还应注意 、 和 。 解析：(1)滤光片E可以从白光中选出单色红光，单缝D是获取线光源，双缝B是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏A上，所以排列顺序为：C、E、D、B、A。 (2)在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间的距离要适当；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和毛玻璃屏的中心在同一轴线上。 答案：(1)E　D　B　(2)见解析 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