人教版高中物理选择性必修第一册精品课件 第4章 光 4.实验：用双缝干涉测量光的波长.ppt

4.实验:用双缝干涉测量光的波长第四章内容索引实验探究新知导学典例精讲释疑解惑随堂练习课标定位素养阐释1.观察白光及单色光的双缝干涉图样。2.理解用双缝干涉实验测量单色光的波长的原理。3.掌握实验操作、数据处理及注意事项。1.理解用双缝干涉实验测波长的原理,形成科学思维。2.通过实验操作、数据测量与处理,培养科学探究能力,并形成科学态度。实验探究新知导学1.实验原理在双缝干涉实验中,d是双缝间距,是已知的;l是双缝到屏的距离,可以测出。那么,只要测出相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx,即可由公式λ=计算出入射光波长的大小。2.实验器材双缝干涉仪,即光具座、光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头。另外,还有学生电源、导线、刻度尺等。3.实验步骤(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,两者间距5~10cm,这时可观察白光的干涉条纹。(5)在单缝前装上滤光片,观察单色光的干涉条纹。4.数据处理(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心,记下手轮上的读数a1,将该条纹记为第1条亮条纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心,记下此时手轮上的读数a2,将该条纹记为第n条亮条纹,则相邻两亮条纹间距Δx=。(3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的)。(4)重复测量、计算,求出波长的平均值。5.注意事项(1)放置单缝和双缝时,必须使缝平行。(2)要保证光源、透镜、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着亮(或暗)条纹的中心。(4)要多测几条亮条纹(或暗条纹)中心间的距离,再求Δx。(5)照在屏上的光很弱,主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴,干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行。6.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测量多条亮条纹间距离时读数不准确。典例精讲释疑解惑知识点一实验步骤与操作【例题1】用双缝干涉测光的波长,实验中采用双缝干涉仪,它包括以下元件:A.白炽灯B.单缝C.光屏D.双缝(双缝和光屏连在遮光筒上)E.透镜(1)把以上元件安装在光具座上时,正确的排列顺序是A(A已写好)。(2)本实验的实验步骤有①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;②按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;③用刻度尺测量双缝到屏的距离;④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。在操作步骤②时还应注意和。?(3)正确调节后,在屏上观察到红光干涉条纹,用测量头测出10条红亮纹间的距离为a;改用绿色滤光片,其他条件不变,用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b,则一定有大于。?答案:(1)EBDC(2)单缝与双缝的间距为5~10cm使单缝与双缝相互平行(3)ab解析:(1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为光源、滤光片、单缝、双缝、屏。(2)单缝与双缝的间距为5~10cm,使单缝与双缝相互平行。保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在遮光筒轴线上。(3)由Δx=λ知,波长越长,条纹越宽,间距越大,可得出a一定大于b。知识点二实验数据处理【例题2】在用双缝干涉测光的波长实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上,如图甲所示,并选用缝间距d=0.2mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离l=700mm。然后,接通电源使光源正常工作。(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50个分度。某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第1次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示,图乙(a)中的数字是该同学给各暗条纹的编号,此时图乙(b)中游标尺上的读数x1=1.16mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示,此时图丙(b)中游标尺上的读数x2=mm;?(2)利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明条纹(或暗条纹)间的距离Δx=mm;这种色光的波长λ=