4.4 实验：用双缝干涉测光的波长（课件）2024-2025学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第一册）

第4节：实验 用双缝干涉测光的波长 高中物理选择性必修第一册 主讲老师：陈庆威 目录 CONTENT 高中物理选择性必修第一册 实验思路 物理量的测量 进行实验 数据分析 温故知新 00. 高中物理选择性必修第一册 如图所示的双缝实验中，当两列波的路程差为波长的整数倍，即 （k=0，1，2…)时才会出现亮条纹，亮条纹位置为： 实验思路 第一部分 实验思路 01. 高中物理选择性必修第一册 由双缝干涉亮（暗）纹间距公式 实验器材 02. 高中物理选择性必修第一册 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． 滤光片 双缝干涉实验装置 物理量 的测量 第二部分 测d和l 01. 高中物理选择性必修第一册 1.双缝的距离 d 可以在实验器材上直接读出 滤光片 l 2.双缝到屏的距离 l 的测量 可以用刻度尺测出 高中物理选择性必修第一册 Δx Δx Δx Δx Δx Δx 红光 测∆x 02. 测∆x 03. 高中物理选择性必修第一册 分划板 目镜 手轮 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亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数。然后转动手轮，使分划板中心刻线与另一亮条纹的中心对齐，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 。 螺旋测微器 游标卡尺 高中物理选择性必修第一册 为了减小测量误差，可测多亮条纹间的距离，再求出相邻两个条纹间的距离。（可测出 n 条亮条纹间的距离 a，再求出相邻两个亮条纹间的距离 ） 第1条 第n条 读数：x1 读数：x2 测∆x 04. 进行实验 第三部分 实验过程 01. 高中物理选择性必修第一册 1. 安装好双缝干涉实验仪。 2. 先取下双缝，打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮。（中心在同一高度） 3. 放好单缝和双缝（缝沿竖直方向，间距约为5cm～10cm）。注意使单缝与双缝相互平行，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上。 4. 在单缝与光源之间放上滤光片，观察单色光的双缝干涉图样。 5. 测量双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 ∆x 并记录。 注意事项 03. 高中物理选择性必修第一册 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． 误差分析 04. 高中物理选择性必修第一册 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． 数据分析 第四部分 拓展学习 01. 高中物理选择性必修第一册 用光传感器做双缝干涉的实验 用光传感器可以更方便地演示双缝干涉现象。图4.4-5 是实验装置图(实验在暗室中进行)。光源在铁架台的最上端，中间是刻有双缝的挡板，下面是光传感器。这个实验的光路是自上而下的。 图中带有白色狭长矩形的小盒是光传感器，沿矩形的长边分布着许多光敏单元。传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后在显示器上显示出来。 高中物理选择性必修第一册 根据显示器上干涉图像的条纹间距，可以算出光的波长。 与教材中图 4.4-4的方法相比，这种方法除了同样可以测量条纹间距外，它还可以方便、形象地展示亮条纹的分布，并能测出传感器上各点的光照强度。 拓展学习 02. 例题精选 第五部分 高中物理选择性必修第一册 例题精选 01. 【例题1】在“用双缝干涉测光的波长”实验中，如图甲所示，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜。 (1)M、N、P三个光学元件依次为____。 A．滤光片、单缝、双缝 B．单缝、滤光片、双缝 C．单缝、双缝、滤光片 D．滤光片、双缝、单缝 (2)如果用激光器做光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是 。 高中物理选择性必修第一册 例题精选 02. (3)观察到干涉条纹如图乙所示。转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准a时，手轮的读数，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b时，手轮的读数如图丙所示， mm。 (4)若已知双缝间距，双缝到屏的距离，则待测光的波长为 nm。（结果保留三位有效数字） 【答案】(1)A (2)滤光片与单缝 (3)9.762 (4)438 高中物理选择性必修第一册 例题解析 03. 【解析】（1）为了获取单色的线光源，光源后面应依次放置滤光片、单缝．单色线光源经过双缝产生干涉现象，因此，M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝。故选A。 （2）用激光器做光源，由于激光的单色性和相干性好，可以去掉滤光片与单缝。 （3）题图丙示数为 （4）相邻亮条纹的间距 根据代入得 高中物理选择性必修第一册 例题精选 04. 【例题2】小沈同学进行“用双缝干涉测量光的波长”的实验， (1)某次观察时，透过测量头观察到了绿光的干涉条纹，但条纹的亮度很低，为了便于测量，下列方法能够使条纹亮度增加的是________。 A．增加光源的功率 B．将毛玻璃换成透明玻璃 C．调节测量头的位置 (2)下列图示中条纹间距表示正确的是 。 高中物理选择性必修第一册 例题精选 05. (3)如图所示是小沈同学又参考课本上“用光传感器做双缝干涉的实验”进行实验，图甲、乙分别对应的是第一、二次实验得到的干涉图线。比较甲、乙两图线可判断，第一次实验中________。 A．单缝与双缝的间距一定较大 B．光强度较小 C．光源到双缝的距离较大 D．双缝到光传感器的距离可能较小 高中物理选择性必修第一册 例题解析 06. 【答案】(1)A (2)C (3)D 【解析】（1）为了便于测量，要使条纹亮度增加，即使得单位时间内的光子数目增多。 A．增加光源的功率，则单位时间内的光子数目增多，故A正确； B．将毛玻璃换成透明玻璃，不会看到亮条纹，故B错误； C．调节测量头的位置，亮度不变，故C错误。故选A。 高中物理选择性必修第一册 例题解析 07. （2）干涉条纹的宽度是指一个亮条纹与一个暗条纹的宽度的和，为两个相邻的亮条纹（或暗条纹）的中心之间的距离。故图示中条纹间距表示正确的是C。 （3）由题图可知，第一次得到的条纹间距较小，根据 A．单缝与双缝的间距对条纹间距无影响，故A错误； B．光强度对条纹间距无影响，故B错误； C．光源到双缝的距离对条纹间距无影响，故C错误； D．双缝到光传感器的距离l较小，则条纹间距较小，故D正确。故选D。 THANKS cqw (c) - Lavf59.27.100 $$