4.4 实验：用双缝干涉测光的波长（教学课件）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第一册）

第四节 实验:用双缝干涉测量光的波长 主讲老师： 20XX.XX.XX 目录 01 02 物理量的测量 实验思路 03 04 方案设计 数据分析 课堂引入 同学们，你见过最精密的尺子是什么？可能是千分尺，千分尺的精确度可以达到10-5m,你知道，可光的波长比这个还有小的很多，光的波长是怎样被测量出来的，你能根据之前学习过的知识设计实验方案吗？ 第一部分：实验思路 （一）实验思路 由双缝干涉亮（暗）纹间距的公式 由公式 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，只要测出相邻两明条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx，即可由公式 计算出入射光波长的大小。 第二部分：物理量的测量 （一）实验器材 双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、刻度尺． 光源 滤光片 双缝 遮光筒 毛玻璃 单缝 测量头 （二）物理量的测量 根据 可知，本实验需要测量的物理量是双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 （双缝间的距离 d 已知）。具体操作如下。 l 的测量：双缝到屏的距离 l 可以用刻度尺测出。 的测量：相邻两条亮条纹间的距离 需用测量头测出。测量头通常有两种（如图所示），但都由分划板、目镜、手轮等构成。 （二）物理量的测量 转动手轮，分划板会左右移动。测量时，应使分划板的中心刻线与条纹的中心对齐（如图所示），记下此时手轮上的读数。然后转动测量头，使分划板中心刻线与另一条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数。两次读数之差表示这两个条纹间的距离 。 Δx Δx Δx Δx Δx Δx 红光 为了减小测量误差，可测多个亮条纹间的距离，再求出相邻两个条纹间的距离。例如，可测出 n 个亮条纹间的距离 a，再求出相邻两个亮条纹间的距离 。 第1条 第7条 （二）物理量的测量 第三部分：数据分析 （一）数据分析 设计表格记录实验数据。d 是已知的，l 和 n 条亮条纹间的距离 a 是直接测量值。 双缝干涉 d l x1 x2 a λ d1= l1 l1 l2 d2= l1 l1 l2 （二）误差分析 哪些因素会导致实验有误差？ 1．测双缝到屏的距离l带来的误差，可通过选用mm刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差． 2.通过测量多条亮条纹间的距离来减小测量误差． 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． (3)测量多条亮条纹间距离时读数不准确． 第四节：实验方案 （一）实验方案 请根据上述分析设计实验方案，并与其他同学交流？ 1.将光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示： 滤光片 （一）实验方案 2.取下双缝，打开光源，调节光源高度，使它发出的光沿遮光筒轴线照亮屏(中心在同一高度); 3.装好单缝和双缝(缝沿竖直方向)，调节透镜，使灯丝的像成在单缝上，调节单、双缝，使缝平行，这时在屏上会看到白光的干涉图样； 4.在单缝和光源间放上红色滤光片，观察红光干涉图样； 5.调节测量头，使分划板中心刻线与左端某条(记为第1条)亮纹中心对齐，记下此时测量头刻度x1，将测量头朝右端移动，记下第 n 条亮纹中心位置x2；则第1条亮纹与第n条亮纹中心间距为a=x2-x1，则相邻亮纹间距为： （一）实验方案 （二）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Δx. 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． 巩固提升 课堂小结 用双缝干涉测量光的波长 累积法测量ΔX, 观察：干涉图样 测量 操作：调共轴、平行 测l、d。 公式： 滤光片 课堂检测 1.在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图所示)： 课堂检测 (2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图所示，其示数为________mm.   【答案】(1)A　(2)1.970 【解析】(1)放上单缝和双缝后，由于发生干涉现象没法调节光源的高度，A错误． (2)按读数规则，读出示数为1.5 mm＋47.0×0.01 mm＝1.970 mm. 课堂检测 2.利用双缝干涉测定单色光波长，某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时(图甲)，游标卡尺的示数如图