【三年高考两年】2016届高三物理一轮复习第十章3-4模块(IB)第7讲实验十三用双缝干涉测量光的波长详解.ppt

浙江专用 物理 第7讲　实验十三:用双缝干涉测量光的波长 实验目的 1.观察白光及单色光的双缝干涉图样。 2.测定单色光的波长。 知识梳理 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)纹间隔Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光的波长λ之间满足λ=d·Δx/l。 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)、学生电源、导线、刻度尺。 实验步骤 1.观察干涉条纹 (1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。如图所示。 (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5~10 cm,这时,可观察白光的干涉条纹。 (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)使分划板中心刻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条亮纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数a2;将该条纹记为第n条亮纹,则相邻两亮条纹间距Δx=?。 (3)用刻度尺测量双缝与光屏间的距离l(d是已知的)。 (4)重复测量、计算,求出波长的平均值。 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、双缝的缝平行且间距适当。 3.光源灯丝最好为线状灯丝,并与单缝平行且靠近。 4.不要直接测Δx,要测多个条纹的间距再计算Δx,这样可以减小误差。 误差分析 1.使用测量头测量a1、a2易出现误差,这样造成了条纹间距Δx的误差。 2.用刻度尺测量l时,也容易出现误差。 测量头的作用及正确使用方法 测量头由分划板、目镜、手轮等构成,如图所示。它是专门用来测量两相 邻干涉条纹间距的工具。具体使用方法如下:转动手轮,分划板会左右移动,使分划板中心刻线对齐某条亮纹(记为第1条亮纹)的中心,记下此时手轮上的读数。 ? 转动手轮,使分划板中心刻线对齐另一条亮纹的中心(记为第n条亮纹),记下此时手轮上的读数。若两次读数之差为a,则相邻的两条干涉条纹间的距离为:Δx=?。 手轮的刻度除了螺旋测微器性质的,还有游标卡尺性质的,在读数时一定要按相应的读数规则进行。 1.用单色光做双缝干涉实验,下述说法正确的是?(　????) A.相邻干涉条纹之间的距离相等 B.中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍 C.屏与双缝之间的距离减小,则屏上条纹间的距离增大 D.在实验装置不变的情况下,红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距 1.?答案????A　相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离Δx=?λ,其中d为双缝间的距 离,l为双缝到屏的距离,λ为光波波长,可见相邻干涉条纹之间的距离相等,l减小则Δx减小,A正确,B、C错误。因为λ红λ蓝,所以Δx红Δx蓝,故D也错误。 2.分别使红光和紫光先后用同一装置进行双缝干涉实验,在屏上得到相邻的明条纹间的距离分别为Δx1和Δx2,则?(　????) A.Δx1Δx2 B.Δx1Δx2 C.若双缝间距d减小,而其他条件保持不变,则Δx1增大 D.若双缝间距d减小,而其他条件保持不变,则Δx1不变 2.?答案????BC　由公式Δx=?λ及λ红λ紫知,红光的条纹间距大于紫光的,B正 确;当双缝间距d减小,其他条件不变时,条纹间距应增大,故C正确。 3.用双缝干涉测光的波长的实验装置如图甲所示,已知单缝与双缝间的距离L1=100 mm,双缝与屏的距离L2=700 mm,双缝间距d=0.25 mm,用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准亮纹的中心(如图乙所示),记下此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数。 ? (1)若实验过程中分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时,手轮上的读数如图丙所示,则对准第1条亮纹时的读数x1=　　　????mm,对准第4条亮纹时的读数x2=　　　????mm; (2)计算波长λ的表达式为　　　????(用符号表示),计算得λ=　　　????nm。 丙 3.?答案????(1)2.190????7.870????(2)λ=?????676 ?解析????(1)第1条亮纹对应的读数x1=2 mm+0.01×19.0 mm=2.190 mm;第4 条亮纹对应的读数x2=7.5 mm+0.01×37.0 mm=7.870 mm