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1、第四章光及其应用第五节用双缝干涉实验测定光的波长学习目标学习目标学法指导学法指导1了解了解“双缝干涉测定光的双缝干涉测定光的波波长长”的实验原理和实验器材，进的实验原理和实验器材，进一步理解影响干涉条纹间距的因一步理解影响干涉条纹间距的因素素2观察干涉图样，加深对干涉图观察干涉图样，加深对干涉图样的认识和理解样的认识和理解1通过动手做实验和思考，增强对光通过动手做实验和思考，增强对光的本质的认识的本质的认识2通过实验，学会用光的干涉测定单通过实验，学会用光的干涉测定单色光的波长色光的波长知识导图知识导图课前|自主预习二、实验原理二、实验原理1相相邻邻明明纹纹(暗暗纹纹)间间的的距距离离x与与入
2、入射射光光波波长长之之间间的的定定量量关关系系推推导导三三、实验器材、实验器材双双缝缝干干涉涉仪仪(包包括括：光光具具座座、光光源源、滤滤光光片片、单单缝缝、双双缝缝、遮遮光光筒筒、光光屏屏及及测测量量头头其其中中测测量量头头又又包包括括：分分划划板板、目目镜镜、手手轮轮等等)、学学生生电电源、导线、米尺源、导线、米尺四、实验步骤四、实验步骤1按图所示安装仪器按图所示安装仪器2将将光光源源中中心心、单单缝缝中中心心、双双缝缝中中心心调调节节在在遮遮光光筒筒的的中中心心轴轴线线上上3使使光光源源发发光光，在在光光源源和和单单缝缝之之间间加加红红(绿绿)色色滤滤光光片片，让让通通过过后后的的条条形
3、形光光斑斑恰恰好好落落在在双双缝缝上上，通通过过遮遮光光筒筒上上的的测测量量头头，仔仔细细调调节节目目镜镜，观观察单色光的干涉条纹，撤去滤光片，观察白光的干涉条纹察单色光的干涉条纹，撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩色条纹彩色条纹)4加加装装滤滤光光片片，通通过过目目镜镜观观察察单单色色光光的的干干涉涉条条纹纹，同同时时调调节节手手轮轮，分分划划板板的的中中心心刻刻线线对对齐齐某某一一条条纹纹的的中中心心，记记下下手手轮轮的的读读数数，然然后后继继续续转转动动使使分分划划板板移移动动，直直到到分分划划板板的的中中心心刻刻线线对对齐齐另另一一条条纹纹中中心心，记记下下此此时时手轮读数和移过分划板
4、中心刻度线的条纹数手轮读数和移过分划板中心刻度线的条纹数n.五、误差分析五、误差分析本实验为测量性实验，因此应尽一切办法减少有关测量的误差本实验为测量性实验，因此应尽一切办法减少有关测量的误差1双缝到屏的距离双缝到屏的距离l的测量误差的测量误差因因本本实实验验中中双双缝缝到到屏屏的的距距离离非非常常长长，l的的测测量量误误差差不不太太大大，但但也也应应选选用毫米刻度尺测量，并用多次测量求平均值的办法减小相对误差用毫米刻度尺测量，并用多次测量求平均值的办法减小相对误差2测条纹间距测条纹间距x带来的误差带来的误差(1)干涉条纹没有调到最清晰的程度干涉条纹没有调到最清晰的程度(2)分分划划板板刻刻线
5、线与与干干涉涉条条纹纹不不平平行行，中中心心刻刻线线没没有有恰恰好好位位于于条条纹纹中中心心(3)测量多条亮条纹间距时读数不准确测量多条亮条纹间距时读数不准确课堂|重难探究例例1在在“用双缝干涉测光的波长用双缝干涉测光的波长”实验中实验中(实验装置如图所示实验装置如图所示)：实验操作过程及仪器读数实验操作过程及仪器读数(2)测测量量某某亮亮纹纹位位置置时时，手手轮轮上上的的示示数数如如图图所所示示，其其示示数数为为_mm.【答案】【答案】(1)A(2)1.970【解解析析】(1)放放上上单单缝缝和和双双缝缝后后，由由于于发发生生干干涉涉现现象象没没法法调调节节光光源源的的高度，高度，A错误错误
6、(2)按读数规则，读出示数为按读数规则，读出示数为1.5 mm47.00.01 mm1.970 mm.变变式式1如如图图所所示示，在在“用用双双缝缝干干涉涉测测光光的的波波长长”实实验验中中，光光具具座座上上放放置置的的光光学学元元件件依依次次为为光光源源、_、_、_、遮遮光光筒筒、光光屏屏对对于于某某种种单单色色光光，为为增增大大相相邻邻亮亮纹纹(暗暗纹纹)间间的的距距离离，可采取可采取_或或_的方法的方法【答答案案】滤滤光光片片单单缝缝屏屏双双缝缝屏屏增增大大双双缝缝屏屏到到光光屏屏的的距距离离减减小双缝屏两缝间的距离小双缝屏两缝间的距离例例2利利用用双双缝缝干干涉涉测测定定单单色色光光波
7、波长长，某某同同学学在在做做该该实实验验时时，第第一一次次分分划划板板中中心心刻刻度度对对齐齐A条条纹纹中中心心时时(图图甲甲)，游游标标卡卡尺尺的的示示数数如如图图丙丙所所示示，第第二二次次分分划划板板中中心心刻刻度度对对齐齐B条条纹纹中中心心时时(图图乙乙)，游游标标卡卡尺尺的的示示数数如如图图丁丁所所示示，已已知知双双缝缝间间距距为为0.5 mm，从从双双缝缝到到屏屏的的距距离离为为1 m，则则图图丙丙 中中 游游 标标 卡卡 尺尺 的的 示示 数数 为为 _mm.图图 丁丁 游游 标标 卡卡 尺尺 的的 示示 数数 为为_mm.在在实实验验中中，所所测测单单色色光光的的波波长长为为_m
8、在在本本实实验验中中如如果果在在双双缝缝上上各各有有一一个个红红色色和和绿绿色色滤滤光光片片，那那么么在在光光屏屏上上将将_(填填“能能”或或“不能不能”)看到明暗相间的条纹看到明暗相间的条纹实验数据处理实验数据处理【答案】【答案】11.416.86.75107不能不能变变式式2现现有有毛毛玻玻璃璃屏屏A、双双缝缝B、白白光光光光源源C、单单缝缝D和和透透红红光光的的滤滤光光片片E等等光光学学元元件件，要要把把它它们们放放在在如如图图所所示示的的光光具具座座上上组组成成双双缝缝干干涉涉装装置，用以测量红光的波长置，用以测量红光的波长(1)将将白白光光光光源源C放放在在光光具具座座最最左左端端，
9、依依次次放放置置其其他他光光学学元元件件，由由左左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、_、A(2)本实验的步骤有：本实验的步骤有：取取下下遮遮光光筒筒左左侧侧的的元元件件，调调节节光光源源高高度度，使使光光束束能能直直接接沿沿遮遮光光筒筒轴线把屏照亮；轴线把屏照亮；按按合合理理顺顺序序在在光光具具座座上上放放置置各各光光学学元元件件，并并使使各各元元件件的的中中心心位位于于遮光筒的轴线上；遮光筒的轴线上；用米尺测量双缝到屏的距离；用米尺测量双缝到屏的距离；用用测测量量头头(其其读读数数方方法法同同螺螺旋旋测测微微器器)测测量量数数条条亮亮纹纹间间的的
10、距距离离在在操操作作步步骤骤时时还还应应注注意意单单缝缝、双双缝缝应应_且且_ _(3)将将测测量量头头的的分分划划板板中中心心刻刻线线与与某某亮亮纹纹中中心心对对齐齐，将将该该亮亮纹纹定定为为第第1条条亮亮纹纹，此此时时手手轮轮上上的的示示数数如如图图甲甲所所示示然然后后同同方方向向转转动动测测量量头头，使使分分划划板板中中心心刻刻线线与与第第6条条亮亮纹纹中中心心对对齐齐，记记下下此此时时图图乙乙中中手手轮轮上上的的示示数数为为_mm，求得相邻亮纹的间距，求得相邻亮纹的间距x_mm.(4)已已知知双双缝缝间间距距d为为2.0104m，测测得得双双缝缝到到屏屏的的距距离离l为为0.700 m
11、，由计算式由计算式_，求得所测红光波长为，求得所测红光波长为_nm.小练|随堂巩固1用用图图甲甲所所示示装装置置测测量量某某单单色色光光的的波波长长时时，所所得得图图样样如如图图乙乙所所示示，调调节节仪仪器器使使分分划划板板的的中中心心刻刻线线对对准准一一条条亮亮条条纹纹A的的中中心心，测测量量头头卡卡尺尺的的示示数数为为11.4 mm，移移动动手手轮轮使使分分划划板板中中心心刻刻线线对对准准另另一一条条亮亮条条纹纹B的的中中心心，测测量量头头卡卡尺尺的的示示数数为为15.2 mm.已已知知双双缝缝挡挡板板与与光光屏屏间间距距为为0.4 m，双双缝缝相相距距0.1 mm，则所测单色光的波长为，
12、则所测单色光的波长为()A2.38107 mB 2.38109 mC9.5107 mD 9.5109 m【答案】【答案】C2如如图图甲甲所所示示，利利用用激激光光器器发发射射出出的的激激光光照照射射到到双双缝缝上上，在在双双缝缝后后面面的的光光屏屏上上能能呈呈现现出出明明、暗暗相相间间的的干干涉涉条条纹纹若若实实验验中中仅仅改改变变某某一一个个实实验验条条件件、而而其其他他条条件件均均不不变变的的情情况况下下，得得到到的的干干涉涉图图样样分分别别如如图图乙乙和和丙所示对于这两次实验，下列说法中正确的是丙所示对于这两次实验，下列说法中正确的是()A由于选用的激光器不同，乙图对应的激光的频率较高由
13、于选用的激光器不同，乙图对应的激光的频率较高B双缝到光屏的距离双缝到光屏的距离L不同，乙图对应的不同，乙图对应的L较大较大C双缝的间距不同，乙图对应的间距较大双缝的间距不同，乙图对应的间距较大D激光器到双缝的距离不同，乙图对应的距离较大激光器到双缝的距离不同，乙图对应的距离较大【答案】【答案】B3如如图图所所示示，在在“用用双双缝缝干干涉涉测测光光的的波波长长”的的实实验验中中，光光具具座座上上放放置置的的光光学学元元件件有有光光源源、遮遮光光筒筒和和其其他他元元件件，其其中中a、b、c、d各各装装置置的的名称依次是下列选项中的名称依次是下列选项中的()Aa单缝、单缝、b滤光片、滤光片、c双缝
14、、双缝、d光屏光屏Ba滤光片、滤光片、b单缝、单缝、c双缝、双缝、d光屏光屏Ca单缝、单缝、b双缝、双缝、c滤光片、滤光片、d光屏光屏Da滤光片、滤光片、b双缝、双缝、c单缝、单缝、d光屏光屏【答案】【答案】B【解解析析】为为了了获获取取单单色色的的线线光光源源，光光源源后后面面是是滤滤光光片片、单单缝缝，然然后后通通过过双双缝缝在在光光屏屏上上产产生生干干涉涉图图样样，则则后后面面是是双双缝缝、遮遮光光筒筒和和光光屏屏B正正确，确，A、C、D错误错误4用用双双缝缝干干涉涉测测光光的的波波长长的的实实验验装装置置如如图图所所示示，在在光光屏屏上上能能观观察察到清晰的干涉条纹关于该实验，下列说法正确的是到清晰的干涉条纹关于该实验，下列说法正确的是()A取下滤光片，光屏上将不能出现彩色的干涉条纹取下滤光片，光屏上将不能出现彩色的干涉条纹B若若单单缝缝向向右右平平移移一一小小段段距距离离，光光屏屏上上相相邻邻两两条条亮亮纹纹中中心心的的距距离离增大增大C若将双缝间的距离若将双缝间的距离d增大，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大增大，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大D若若将将滤滤光光片片由由红红色色换换成成绿绿色色，光光屏屏上上相相邻邻两两条条暗暗纹纹中中心心的的距距离离减小减小【答案】【答案】D
