4.4实验：用双缝干涉测量光的波长 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

4.4实验：用双缝干涉测量光的 波长 新课导入 思考： 可见光的波长范围在780～400nm之间，如何测量光 的波长？ 双缝干涉条纹间距的表达式： λ--照射光的波长、d--双缝间距、l--屏到双缝间距离。 1.实验原理： 一、实验思路 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，只要再测出相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx，即可计算出入射光波长的大小。 2.实验装置：如图所示为双缝干涉仪，即光具座、光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、目镜。另外，还有学生电源、导线、刻度尺等。 一、实验思路 滤光片 单缝 双缝 毛玻璃屏 测量头 游标卡尺(或螺旋测微器) 目镜 滤光片：装在单缝前，使光成为单色光 单缝：作为线光源 双缝：作为两个相干光源 毛玻璃屏：在屏上观察干涉条纹 透镜：将点光源变成平行光，通过透镜的汇聚作用，使经过单缝的光更集中。 （1）滤光片有什么作用？应放在上述装置中哪个位置？ （2）单缝的作用是什么？ （3）双缝的作用是什么？ （4）毛玻璃屏的作用是什么？ （5）透镜的作用是什么？ 思考： 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。 3.物理量的测量 (1)l的测量：双缝到屏的距离l可以用刻度尺测出。 (2)Δx的测量：相邻两条亮条纹间的距离需用测量头测出。 一、实验思路 分划板 目镜 手轮 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。 分划板中心刻线 一、实验思路 3.物理量的测量 (2)Δx的测量：相邻两条亮条纹间的距离需用测量头测出。 Δx Δx 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 一、实验思路 3.物理量的测量 (2)Δx的测量：相邻两条亮条纹间的距离需用测量头测出。 读数：X1 读数：X2 1.将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。 2.接好光源，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（中心在同一高度)。 二、实验步骤 4.安装双缝和单缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，这时可观察白光的双缝干涉图样。 5.在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的双缝干涉图样。 6.测量双缝到屏的距离l和相邻两条亮条纹间的距离Δx， 测出l、d。 7.代入公式 计算得到波长。 8.分别改变滤光片的颜色和双缝的距离，观察干涉条纹的变化，并求出相应的波长。 光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上 避免照在毛玻璃上的光很弱 二、实验步骤 三、误差分析 1. 测双缝到屏的距离l 带来的误差，可通过选用毫米刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差。 2. 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)测量亮条纹间距离时读数不准确，通过测量多条亮条纹间的距离来减小测量误差。 四、注意事项 1.双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件。 2.滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去。 3.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、双缝平行且竖直，间距大约5～10 cm。 4.测量头在使用时应使中心刻线对应着亮条纹的中心。 5.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近。 四、注意事项 6.常见问题的成因： （1）照在像屏上的光很弱主要原因是灯丝与单缝、双缝、遮光筒不共轴线所致； （2）干涉条纹不清晰的主要原因一般是单缝与双缝不平行； （3）干涉条纹是斜的主要原因是双缝不是竖直放置的，通过旋转测量头进行调整。 Lavf58.12.100 $