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高二—粤教版—物理—第四单元
用双缝干涉实验测定光的波长
光源双缝屏S1S2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…)
光的双缝干涉?????????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),得则亮纹到中心的距离:以亮纹为例:θθ?r
可见光的波长范围在400~760nm之间思考:新课引入
新课引入螺旋测微器的精确度为0.01mm,远大于可见光的波长范围400~760nm如何测量单色光的波长?双缝干涉实验
2.原理:1.得到干涉条纹;实验思路d:双缝间距l:双缝到屏的距离?x:相邻明/暗纹间距条纹间距?xaa2a1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
双缝干涉仪(光具座、光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头)实验装置
实验器材光具座:带有刻度尺的底座,上方安装光学元件
实验器材光源:灯泡光源(最好为线状灯丝)
实验器材透镜:使穿过单缝的光更加集中
实验器材滤光片:装在单缝前,使光成为单色光
实验器材单缝:获得线光源双缝:获得两个相干光源
实验器材遮光筒:防止外界光干扰实验
实验器材毛玻璃屏: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
实验器材测量头: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a2a1两个测量条纹间的距离a=a2-a1
实验器材测量头: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。
实验步骤1、先将光源、遮光筒依次放于光具座上,如图所示,调整光源的高度,使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮。
实验步骤2、将透镜、单缝和双缝依次安装在光具座上,使光源、单缝及双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上,并注意使双缝与单缝相互平行,在遮光筒有光屏一端安装测量头,调整分划板位置到分划板中心刻线位于光屏中央。
观察白光和单色光的干涉条纹1、调节拨杆的位置,使单双缝相互平行,中心大致位于遮光筒的轴线上,这时通过测量头上的目镜观察干涉条纹。若干涉条纹不清晰,可继续调节长杆直至干涉条纹清晰明亮。此时,在屏上就会看到白光的双缝干涉图样。2、将红色(或绿色)滤光片套在单缝前面,通过目镜可看到单色光的双缝干涉条纹。
观察白光和单色光的干涉条纹1、单色光的干涉图样:干涉条纹是等间距的明暗相间的单色条纹;2、白光的干涉图样:中央条纹是白色的,两侧是对称的彩色条纹.且第一级亮条纹中,红色在最外侧。(1)白光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的复色光,且从红光到紫光波长逐渐变短.(2)各种色光都能形成明暗相间的条纹,都在中央条纹处形成亮条纹,从而复合成白色条纹.(3)两侧条纹间距与各色光的波长成正比,条纹不能完全重合,这样便形成了彩色干涉条纹.原理干涉图样
实验步骤3、转动手轮,使分划板中心刻线对齐某条亮纹的中央,记下手轮上的读数a1;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一条亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数a2;并记下两次测量的条纹数n。4、查看说明书中,双缝到光屏的距离l以及双缝间距d。6、换用不同的滤光片重复上述步骤。5、代入波长计算公式,求出单色光的波长。
实验结果绿光参考波长范围:492~577nm红光参考波长范围是:625~740nm绿光波长测量值517.86nm红光波长测量值657.14nm
1.常见问题1)看不到图样或图样较暗;2)干涉条纹是斜的;3)条纹不清晰。原因:双缝不是竖直放置的。原因:单缝、双缝的放置方向不平行。原因:光源、透镜、遮光筒不共轴。2.注意事项1)测量头的中心线刻度要对应亮(或暗)纹的中心2)要多测几个亮纹(或暗纹)中心间的距离,再求?x常见问题及注意事项
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高二—粤教版—物理—第四单元
用双缝干涉实验测定光的波长答疑
习题讲解EDB
习题讲解放置单缝、双缝时,必须使缝平行单缝、双缝间的距离要适当
习题讲解无关AB
习题讲解精确度为0.1mm,A位置主尺读数:11mm,游标尺读数:1×0.1mm=0.1mm,读数为x1=11mm+0.1mm=11.1mm,同理B位置读数为x2=15.6mm
习题讲解1、增大双缝到屏的距离l2、减小双缝间距d3、改用波长较长的光AB
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