教科版高中物理选择性必修第一册精品课件 第4章 光及其应用 5.实验：用双缝干涉测量光的波长.pptVIP

第四章5.实验:用双缝干涉测量光的波长

学习目标1.会调节各个仪器共轴,单、双缝平行。(科学探究)2.能正确安装、使用测量头,会读数。(科学探究)3.会用“累积法”测量亮条纹间距,进而测量光的波长。(科学探究)

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一、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)条纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长λ之间满足λ=Δx。d的大小由系统直接给出

二、实验操作1.观察双缝干涉图样(1)将光源、遮光管、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遮光管轴线到达光屏。(4)安装单缝和双缝,尽量使缝的中点位于遮光管的轴线上,使单缝与双缝。?(5)在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹。平行

2.测定单色光的波长(1)安装测量头,在单缝加上红色或绿色滤光片即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹,再调节目镜,就能同时清晰地看到和干涉条纹,然后绕光轴转动测量头,使分划线与干涉条纹,固定好测量头后即可进行测量。?(2)先移动测量头上的手轮,把分划线对准最左边的一条干涉亮条纹(或者暗条纹),并记下它在游标卡尺上的读数x1,然后转动手轮,把分划线移向右边,并对准第n条(一般可取7左右)干涉亮条纹(或暗条纹)。这时游标卡尺的读数为xn。(3)用刻度尺测量双缝与光屏间的距离l(d是已知的)。(4)改变双缝间的距离d,双缝到屏的距离l,重复测量。前面分划线平行

三、数据记录与分析计算多组数据,求λ的平均值。

易错辨析(1)本实验安装时,注意使光源、透镜、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光管的中心轴线上,并使单缝、双缝平行且间距适当。()(2)光源灯丝最好为线状灯丝,并与单缝平行且距离要远些。()(3)调节的基本依据:照在光屏上的光很弱,主要原因是灯丝与单缝、双缝,测量头与遮光管不共轴。()(4)实验时,干涉条纹不清晰,与单缝与双缝是否平行无关。()√×√×

重难探究·能力素养全提升

探究点一实验原理和操作【例1】某同学在做“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,实验装置如图甲所示。甲(1)某同学经过粗略的调试后,出现了干涉图样,但不够清晰,以下调节做法正确的是。?A.旋转测量头 B.移动光源 C.拨动金属拨杆

(2)该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时,发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐,如图乙所示。若要使两者对齐,该同学应。?A.仅左右转动透镜B.仅旋转单缝C.仅旋转双缝D.仅旋转测量头乙

(3)下列选项中,条纹间距表示正确的是。?

答案(1)C(2)D(3)CE解析(1)使单缝与双缝相互平行,干涉条纹将更加清晰明亮,因此需要增大条纹的宽度,根据公式Δx=λ可知,增大双缝到屏的距离或减小双缝之间的距离都可以增大条纹间距,所以需要移动金属拨杆,故选C。(2)发现干涉图样里面的亮条纹与分划板竖线未对齐,若要使两者对齐,该同学应调节测量头,分划板竖线随之旋转,可使分划板竖线与亮条纹对齐,故A、B、C错误,D正确。(3)条纹间距指的是相邻两条亮条纹的中心线的距离,或相邻两条暗条纹的中心线的距离,因此C、E正确。

对点演练1某同学想利用双缝干涉实验来测量某种单色光的波长,他所使用的装置如图所示,光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光管、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)通过正确操作,该同学从目镜中看到如图甲所示的图像,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x1=1.002mm;继续转动手轮,使分划板中心刻线对准b时,手轮的读数如图乙所示,x2=mm。?

(3)计算通过单缝的单色光波长的表达式为λ=;若已知双缝间距d=2.0×10-4m,双缝到屏的距离l=1.0m,则待测光的波长为nm(结果保留3位有效数字)。?(4)若想减少从目镜中观察到的条纹个数,该同学可以()A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更大的双缝

解析(1)由图可知,M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝,故选A。(2)由图可得,读数为x2=9.5mm+26.2×0.01mm=9.762mm。

探究点二实验数据处理和误差分析【例