4.4实验：用双缝干涉测量光的波长 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

夏津万隆高中物理 第四章 光 第四节实验： 用双缝干涉测量光的波长 KJ www.youyi100.com 一、实验目的 1.学会利用双缝干涉仪观察白光及单色光的双缝干涉图样。 2.掌握利用条纹间距公式Δx＝λ测量单色光波长的方法。 二、实验原理 在双缝干涉实验中，由条纹间距公式Δx＝λ可知，已知双缝间距d，测出双缝到屏的距离l，再测出相邻两明条纹（或相邻两暗条纹）中心间距Δx，即可由公式λ＝Δx计算出入射光波长的大小。 用双缝干涉测量光的波长 三、实验器材 双缝干涉仪（包括：光具座、光源、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等）、滤光片、学生电源、导线、米尺。 四、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。 用双缝干涉测量光的波长 用双缝干涉测量光的波长 （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，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒的轴线到达毛玻璃屏。 （4）安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝平行，二者间距约为5 ～10 cm，这时可观察到白光的干涉条纹。 （5）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。 用双缝干涉测量光的波长 2.测定单色光的波长 （1）如图甲所示，安装测量头，并调节至可清晰观察到干涉条纹。 （2）使分划板的中心刻线对齐某条亮条纹的中央，如图乙所示。记下手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板中心刻线移至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，得出n个亮条纹间的距离为a＝｜a2－a1｜，则相邻两亮条纹的间距Δx＝。 用双缝干涉测量光的波长 （3）用刻度尺测量双缝到光屏的距离l（d是已知的），根据公式λ＝Δx计算光的波长。 （4）重复测量、计算，求出波长的平均值。 （5）换用不同的滤光片，重复实验。 五、误差分析 实验中的双缝间距d是器材本身给出的，因此本实验要注意l和Δx的测量。光波的波长很小，l、Δx的测量是否准确对波长的影响很大。 1.l的测量：l用毫米刻度尺测量，如果可能，可多次测量求平均值。 2.条纹间距Δx的测定 Δx利用测量头测量。可利用“累积法”测n条亮纹间距，再求Δx＝，并且采用多次测量求Δx的平均值的方法进一步减小误差。 3.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． 用双缝干涉测量光的波长 六、注意事项 1.双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，要轻拿轻放，不要随便拆分遮光筒、测量头等元件。 2.安装时，要保证光源、滤光筒、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直。 3.光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近。 4.在实验中会出现屏上的光很弱的情况，主要是灯丝、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。 用双缝干涉测量光的波长 用双缝干涉测量光的波长 当堂检测 【典例1】　某学习小组要用双缝干涉测量某种单色光的波长，其实验装置如图所示。 （1）为测量该单色光的干涉条纹宽度，各仪器安装位置如图所示，图中A为滤光片，B为 　　　　⁠（填“单缝”或“双缝”）。  （2）在用双缝干涉实验装置观察双缝干涉条纹时： ①观察到较模糊的干涉条纹，可以调节拨杆使单缝和双缝平行，从而使条纹变得清晰。 ②要想增加从目镜中观察到的条纹个数，需将毛玻璃屏向 　　　　⁠（填“靠近”或“远离”）双缝的方向移动。  单缝 靠近 当堂检测 （3）下列图示中条纹间距表示正确的是 　　　　⁠（填正确答案标号）。  C （4）在实验前已获知的数据有双缝间的距离d和双缝与毛玻璃屏之间的距离l，通过测量头观察到第N1条亮条纹的读数为Y1，观察到第N2条亮条纹的读数为Y2，请写出计算该单色光波长的表达式λ＝ 　　　　　　⁠。  当堂检测 【典例2】　某实验小组利用图甲所示的装置完成“用双缝干涉测量光的波长”实验，双缝之间的距离d＝0.20 mm，双缝到光屏间的距离l＝70 cm。 （1）实验时观察到干涉条纹比较模糊，要使条纹变得清晰，以下调节做法正确的是 　　　　⁠。  A.旋转测量头 B.移动光源 C.调节拨杆使单缝与双缝平行 D.左右转动透镜 c 当堂检测 （2）正确调节后，转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐亮条纹的中心，分划板在图乙中A、B位置时游标卡尺读数分别如图丙所示。 ①分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为xA＝ 　　　　⁠mm，在B位置时游标卡尺读数为xB＝ 　　　　⁠mm。  ②相邻两条暗条纹间距Δx＝ 　　　　⁠mm。  ③根据以上数据可得出光的波长λ＝ 　　　　　⁠m（保留两位有效数字）