4.5 用双缝干涉实验测定光的波长 课件-2023-2024学年高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修第一册

第四章 光及其应用 粤教版 选择性必修一 用双缝干涉实验 测定光的波长 第五节 1 知识回顾 光源 双缝 屏 S1 S2 振动加强的地方出现亮条纹 光的双缝干涉 单缝 获得一个线光源 (若是激光，可不用单缝) 将同一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光． 形成亮纹的条件： 振动减弱的地方出现暗条纹 形成暗纹的条件： （k ＝±1, ± 2…） （k ＝±1, ± 2…） 知识回顾 双缝 屏 激光束 d：双缝间距(μm级别) l：双缝到屏的距离(cm) 由于 d ≪ l ，运用几何知识，得 则相邻两个亮/暗条纹间距为： 由于 θ 很小(近轴) ，得 以亮纹为例： θ θ ∆r 光的双缝干涉 则亮纹到中心的距离： x ＝ k λ d ＝ k λ (k ＝ 0，±1，±2 …) 一、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 实验目的 二、实验原理 单色光通过单缝后，经双缝产生稳定干涉图样，图中相邻两条亮纹间距△x、双缝间距d、双缝到屏的距离L、单色光的波长λ满足： 条纹间距 ∆x a a2 a1 测量∆x时，要测量n个亮纹(或暗纹)中心间的距离a，此时间距数为n-1 三、实验仪器 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 凸透镜 三、实验仪器 双缝干涉仪 单缝 双缝 毛玻璃屏 测量头 遮光筒 三、实验仪器 光具座：带有刻度尺的底座，上方安装光学元件 光源：灯泡光源（最好为线状灯丝） 透镜：使穿过单缝的光更加集中 三、实验仪器 单缝：获得线光源 双缝：获得两个相干光源 滤光片：装在单缝前，使光成为单色光 双缝干涉仪 三、实验仪器 双缝干涉仪 毛玻璃屏：在屏上观察干涉条纹 测量头：类似于游标卡尺或螺旋测微器 遮光筒： 防止外界光干扰实验 三、实验仪器 测量头：类似于游标卡尺或螺旋测微器 测量时：使分划板中心刻线对准亮条纹的中央 分划板 中心刻线 手轮 刻度 a2 a1 两个测量条纹间的距离 a=a2－a1 三、实验仪器 测量头：类似于游标卡尺或螺旋测微器 测量头分两种，一种是用游标卡尺进行测量，一种是螺旋测微器进行测量，在移动测量头的过程中，十字线始终处于观察视野中的中心位置。 知识回顾 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： 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： 知识回顾 四、实验步骤 1、如图所示,将光源、透镜、遮光筒、光屏依次安放在光具座上. 2、取下双缝，打开光源，调节各器件高度，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； 光源 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 屏 透镜 单缝到双缝的距离为5-10cm 四、实验步骤 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a1，将测量头朝右端移动，记下第 n 条亮纹中心位置a2；则第1条亮纹与第 n 条亮纹中心间距为a=a2—a1，则相邻亮纹间距为： 15 20 5 10 0 20 25 15 第1条时读数 第4条时读数 15 20 5 10 0 30 35 40 45 四、实验步骤 四、实验步骤 注意：测量头的分划板中心刻线要对着亮(或暗)条纹的中心。 五、观察与记录 1、白光的双缝干涉图样 2、红光干涉图样 第1条 第7条 六、数据处理 收集数据填入下表 七、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． 一、照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮; 实验中常会出现以下三种情况: 原因：灯丝与单缝、双缝，或测量头与遮光简不共轴， 解决办法：实验前先取下单缝和双缝，打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光沿着遮光筒的轴线把屏照亮，然后放好单缝和双缝。