第13章 实验十九用双缝干涉实验测量光的波长（教师用书）-【名师大课堂】2025年新高考物理艺术生总复习必备

5.通过玻璃砖观察并调整视线方向,使P1 的像被 P2挡住,然后在观察的一侧插上大头针P3,使 P3挡住P2 和P1 的像,再插上P4,使P4 挡住 P3以及P2和P1的像. 6.移去玻璃砖,拔去大头针,由大头针P3、P4 的针 孔位置确定出射光线 O'B 及出射点O',连接 OO'得到折射光线. 7.用量角器测量入射角θ1 和折射角θ2,并计算其 正弦值sinθ1和sinθ2. 8.改变入射角,重复实验,算出不同入射角所对应 的 sinθ1 sinθ2 ,并取平均值. 五、注意事项 1.实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上,同侧两 针之间的距离要稍 远 些. 2.入射角应适当 大 些,以减小测量角度的误 差,但也不宜太大,一般在30°~60°之间.若入射 角太 大,在 玻 璃 砖 的 另 一 侧 会 看 不 清 大 头 针 的像. 3.操作时不要用手触摸玻璃砖的光滑光学面,更不 能把玻璃砖当尺子使用. 4.在实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置 不能 改变. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中, 先将白纸平铺在木板上并用图钉固定,玻璃砖平 放在白纸上,然后在白纸上确定玻璃砖的界面 aa'和bb'.O 为直线AO 与aa'的交点.在直线 OA 上竖直地插上P1、P2两枚大头针. (1)该同学接下来要完成的必要步骤有 ( BD ) A.插上大头针P3,使P3仅挡住P2的像 B.插上 大 头 针 P3,使 P3 挡 住 P1 的 像 和 P2 的像 C.插上大头针P4,使P4仅挡住P3的像 D.插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像 (2)过P3、P4 作直线交bb'于O',过O'作垂直于 bb'的直线NN',连接OO'.测量图甲中角α和β 的大小,则玻璃砖的折射率n= sinβsinα . (3)该同学在实验中将玻璃砖界面aa'和bb'的间 距画得过宽.若其他操作正确,则折射率的测量 值 小于 (选填“大于”“小于”或“等于”)准 确值. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 实验十九 用双缝干涉实验测量光的波长 一、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. 二、实验原理 单色光通过单缝后,经双缝产生稳定的干涉图样. 图样中相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx 与双缝 间的距离d、双缝到屏的距离l、单色光的波长λ之 间满足λ=d ·Δx l . 三、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),另外还有学生电 源、导线、刻度尺. 四、实验步骤 1.观察干涉条纹 (1)将光源、遮光简、毛玻璃屏依次安放在光具座 上.如图所示. (2)接好电源,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光屏. (4)安装双缝和单缝,中心大致位于遮光筒的轴 线上,使双缝与单缝的缝平行,二者间距约5~ 10cm,这时,可观察白光的干涉条纹. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 851 (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)使分划板中心线对齐某条亮条纹的中央,记 下手轮上的读数a1,将该条纹记为第1条亮条 纹;转动手轮,使分划板中心线移动至另一亮条 纹的中央,记下此时手轮上的读数a2;将该条亮 纹记 为 第n 条 亮 条 纹,则 相 邻 两 亮 条 纹 间 距 Δx= a2-a1n-1 . (3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已 知的). (4)重复测量、计算,求出波长的平均值. 五、数据处理 1.条纹间距:Δx= a2-a1n-1 . 2.波长:λ=dlΔx. 3.计算多组数据,求λ的平均值. 六、注意事项 1.双缝干涉仪是比较精密的仪器,应轻拿轻放,且 注意保养. 2.安装时,注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中 心均在遮光筒的中心轴线上,并使单缝、双缝平 行且间距适当. 3.光源灯丝最好为线状灯丝,并 与 单 缝 平 行 且 靠近. 4.照在光屏上的光很弱,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 清晰的一般原因是单缝与双缝不平行所致,故应 正确调节. 七、误差分析 1.双缝到屏的距离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(暗)条纹的宽度. (3)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. (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. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 某实验小组在用双缝干涉测光的波长的实验 中,将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上,如图 甲所示.双缝间距d=0.20mm,测得屏与双缝间的距 离L=500mm.然后,接通电源使光源正常工作: (1)某同学在测量时,转动手轮,在测量头目镜中先看 到分划板中心刻线对准亮条纹 A 的中心,如图乙所 示,则游标卡尺的读数为 1.11 cm;然后他继续转 动手轮,使分划板中心刻线对准亮条纹B 的中心,若 游标卡尺的读数为1.67cm,此时主尺上的 2.30 cm 刻度与游标尺上某条刻度线对齐;入射光的波长λ= 3.2×10-7 m; (2)若实验中发现条纹太密,可采取的改善办法有 减小双缝间距d或者增大双缝到屏的距离L (至 少写一条). 解析:(1)游标卡尺的读数为1.1cm+0.1mm×1=1.11cm;若游标卡尺的读数为1.67cm,此时主尺上 的2.30cm刻度与游标尺上某条刻度线对齐;条纹间距Δx=1.67-1.117 cm=0.08cm ,则根据Δx=Ldλ 可得λ=Δx ·d L = 0.08×10-2×0.2×10-3 0.5 m=3.2×10 -7m. (2)若实验中发现条纹太密,即条纹间距太小,根据Δx=Ldλ 可采取的改善办法有:减小双缝间距d或者 增大双缝到屏的距离L. 951