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

人教版普通高中物理 选择性必修第一册 第四章 光 4.4 实验:用双缝干涉测量光的波长 1 1.原理：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。 一、实验思路 2.实验器材: 1.透镜的作用是什么？ 2.单缝的作用是什么？ 3.滤光片有什么作用？应放在上述装置中哪个位置？ 思考： 单缝：作为线光源 双缝：作为两个相干光源 滤光片：装在单缝前，使光成为单色光 毛玻璃屏：在屏上观察干涉条纹 双缝干涉仪、学生电源、导线、刻度尺 一、实验思路 二、物理量的测量 1.双缝的距离 d 可以在实验器材上直接读出 2.双缝到屏的距离 l 的测量： 滤光片 l 可以用刻度尺测出 3.相邻两条亮条纹间距 ∆x 的测量： 分划板 目镜 手轮 分划板中心刻线 转动手轮，使分划板的中心刻线与条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数。 继续转动手轮，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⊿x。 用双缝干涉仪自带的测量头测量 二、物理量的测量 累计法：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 读数：X1 读数：X2 3.相邻两条亮条纹间距 ∆x 用双缝干涉仪自带的测量头测量 二、物理量的测量 观察双缝干涉图样 1.将光源、遮光筒依次安放在光具座上。接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。调节二者的高度，使光源灯丝发出的光均匀照亮遮光筒内壁。 2.在遮光筒左端双缝座上安装双缝,保持双缝沿竖直方向，然后用螺丝紧固。再将单缝筒套在双缝座上，使单缝方向与双缝平行后，用螺钉固定单缝筒。 三、进行实验 3.安装凸透镜，使其仍在遮光筒轴线上，调整透镜与单缝及光源间的距离，使灯丝的实像成在单缝上。 5.单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉图样。 红光 双缝间距0.36mm 若发现分划板刻线与条纹不平行，松开其紧固螺钉，旋转测量头方位，直至平行。 4.在遮光筒的右端安装测量头,用螺钉紧固后，通过目镜观察毛玻璃屏上白光的干涉图样，若不清晰，则拨动调节拨杆,转动单缝方位，使单缝与双缝互相平行，直至通过目镜能观察到清晰白光的干涉图样。 选用的灯丝最好呈线状，调整时使灯丝的实像平行地成在单缝上。 观察双缝干涉图样 三、进行实验 6.使分化板的中心刻线对齐某条亮条纹的中央。记下手轮上的读数x1；转动手轮，使分化板中心刻线移到另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数x2，得出n个亮条纹间的距离为 a=　　　　，则相邻两亮条纹间距Δx=　　　　　。  测定单色光的波长 7.用刻度尺测量双缝到光屏的距离l，根据公式 计算红光波长。 8.分别换用不同颜色的滤光片和双缝的距离，重复实验。 三、进行实验 数据记录 红光 蓝光 双缝间距d/m 双缝到屏的距离 l/m 手轮读数x1/m 手轮读数x2/m 移动条纹数n -1 相邻亮条纹间距Δx/m 四、数据分析 五、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.实验中会出现以下三种情况 屏上的光很弱 原因：主要是灯丝与单缝、双缝，或者测量头与遮光筒不共轴。 干涉条纹不清晰 原因：单缝和双缝不平行。 干涉条纹是斜的 原因：双缝不是竖直放置。 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的测量对波长的影响很大。 六、误差分析 1．双缝到屏的距离的测量误差 因本实验中双缝到屏的距离非常长，的测量误差不太大，但也应选 用毫米刻度尺测量，并用多次测量求平均值的办法减小相对误差。 2．测条纹间距带来的误差 (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时读数不准确。 实验演示 1.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中 ⑴某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点： A.灯丝与单缝和双缝必须平行放置 B.干涉条纹与双缝垂直 C.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关 D.干涉条纹间距与光的波长有关 E.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单