《新教材同步辅导2023年高中物理第四章光4.4实验：用双缝干涉测量光的波长课件新人教版选择性必修第一册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新教材同步辅导2023年高中物理第四章光4.4实验：用双缝干涉测量光的波长课件新人教版选择性必修第一册（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章第四章光光4实验：用双缝干涉测量光的波长实验：用双缝干涉测量光的波长一、实验思路一、实验思路要测定一单色光的波长要测定一单色光的波长,实验原理是什么实验原理是什么?需要测量哪些物理需要测量哪些物理量量?选用什么器材选用什么器材?实验器材实验器材:双缝干涉仪双缝干涉仪(包括光具座、光源、透镜、滤光片、包括光具座、光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏和测量头单缝、双缝、遮光筒、光屏和测量头,其中测量头又包括分其中测量头又包括分划板、目镜、手轮等划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、刻度尺等、学生电源、导线、刻度尺等.二、进行实验二、进行实验1.安装仪安装仪器器.(1)如图所示如图所示
2、,先将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃依次安装在先将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃依次安装在光具座上光具座上.(2)接好光源接好光源,闭合开关闭合开关,使光源正常发光使光源正常发光.(3)调节各器件的高度调节各器件的高度,使光源发出的光能沿遮光筒轴线到达使光源发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏光屏.(4)在遮光筒靠近光源的一端安装单缝和双缝在遮光筒靠近光源的一端安装单缝和双缝,在遮光筒的另一端在遮光筒的另一端装上测量头装上测量头.在单缝管上装上拨杆在单缝管上装上拨杆,边观察边观察,边左右移动拨杆边左右移动拨杆,以调以调节单缝与双缝平行节单缝与双缝平行,直至看到的干涉条纹最清晰直至看到的干涉条纹最清晰.2.观
3、观察察.(1)观察白光的干涉条纹观察白光的干涉条纹:中央为一条白色亮条纹中央为一条白色亮条纹(称为零级亮条称为零级亮条纹纹),其余各级亮条纹都是彩色的其余各级亮条纹都是彩色的,彩色的排列以零级亮条纹为中彩色的排列以零级亮条纹为中心左右对称心左右对称,在第一级亮条纹中在第一级亮条纹中,红色在最外侧红色在最外侧.(2)观察单色光的干涉条纹观察单色光的干涉条纹:在单缝前面加上红色或绿色滤光片即在单缝前面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可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹,再调节目镜再调节目镜,就能同时清就能同时清晰地看到分划线和干涉条纹晰地看到分划线和干涉条纹.3.测测量量.(
4、1)用刻度尺测量双缝到光屏的距离用刻度尺测量双缝到光屏的距离l.(2)相邻两亮条纹间距相邻两亮条纹间距x的测量的测量:先移动先移动测量头上的手轮测量头上的手轮,使分划板中心刻线对使分划板中心刻线对(3)通过上面的步骤测出多组通过上面的步骤测出多组n条亮条纹间的距离条亮条纹间的距离a,并计算出并计算出条纹间距条纹间距x.三、三、数据记录数据记录记录双缝中心距离记录双缝中心距离d,双缝到光屏的距离双缝到光屏的距离l,测出的多组测出的多组n条亮纹条亮纹间的距离间的距离a,数据记录表如下表所示数据记录表如下表所示.实验实验次数次数读数读数a1读数读数ann条条亮条纹亮条纹间间的距离的距离a亮条纹亮条纹
5、条数条数n条纹间条纹间距距x123五五、注意事项、注意事项1.调节双缝干涉仪时调节双缝干涉仪时,要注意调整光源的高度要注意调整光源的高度,使它发出的光束使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮.2.放置单缝和双缝时放置单缝和双缝时,缝要相互平行缝要相互平行,其中心大致位于遮光筒的其中心大致位于遮光筒的轴线上轴线上.3.调节测量头时调节测量头时,应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐,记清此时手轮上的读数记清此时手轮上的读数,转动手轮转动手轮,使分划板中心刻线和另一使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐亮条纹的中心对齐,记下此时手轮
6、上的读数记下此时手轮上的读数,两次读数之差就两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离表示这两条亮条纹间的距离.4.不要直接测不要直接测x,要测多条亮条纹的间距再计算得到要测多条亮条纹的间距再计算得到x,这样这样可以减小误差可以减小误差.5.白光发生双缝干涉时观察到的是彩色条纹白光发生双缝干涉时观察到的是彩色条纹,其中白色条纹其中白色条纹在中央在中央,红色条纹在每一级的最外层红色条纹在每一级的最外层.命题角度命题角度1巩固强化巩固强化应该怎么做应该怎么做【典例【典例1】用双缝干涉测光的波长】用双缝干涉测光的波长,实验中采用双缝干涉仪实验中采用双缝干涉仪,它包它包括以下元件括以下元件(其中其中,双缝
7、和光屏连在遮光筒上双缝和光屏连在遮光筒上):A.白炽灯白炽灯B.单缝单缝C.光屏光屏D.双缝双缝E.滤光片滤光片(1)把以上元件安装在光具座上时把以上元件安装在光具座上时,正确的排列顺序是正确的排列顺序是A、.(2)正确调节后正确调节后,在屏上观察到红光干涉条纹在屏上观察到红光干涉条纹,用测量头测出用测量头测出10条红条红色亮条纹间的距离为色亮条纹间的距离为a;改用绿色滤光片改用绿色滤光片,其他条件不变其他条件不变,用测量头用测量头测出测出10条绿色亮条纹间的距离为条绿色亮条纹间的距离为b,则一定有则一定有a(选填选填“”“=”或或“【典例【典例2】某同学利用图示装置测量某种单色光的波长】某同
8、学利用图示装置测量某种单色光的波长.实验实验时时,接通电源使光源正常发光接通电源使光源正常发光;调整光路调整光路,使得从目镜中可以观使得从目镜中可以观察到干涉条纹察到干涉条纹.回答下列问题回答下列问题:(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可该同学可.A.将单缝向双缝靠近将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动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将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝使用间距更小的双缝(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x,则单色光的波长=.(3)某次测量时,
9、选用的双缝的间距为0.300mm,测得屏与双缝间的距离为1.20m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm,则所测单色光的波长为nm(结果保留3位有效数字).【典例【典例3】在用双缝干涉测光的波长的实验中】在用双缝干涉测光的波长的实验中,实验装置如图实验装置如图所示所示.(1)某同学以线状白炽灯为光源某同学以线状白炽灯为光源,对实验装置进行调节并观察对实验装置进行调节并观察了实验现象后了实验现象后,总结出以下几点总结出以下几点,正确的是正确的是()A.灯丝、单缝和双缝必须平行放置灯丝、单缝和双缝必须平行放置B.干涉条纹与双缝垂直干涉条纹与双缝垂直C.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关
10、干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关D.干涉条纹的间距与光的波长有关干涉条纹的间距与光的波长有关(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心时当测量头中的分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心时,手手轮上的示数如图甲所示轮上的示数如图甲所示,该读数为该读数为mm.(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上上,如图乙所示如图乙所示,那么在这种情况下测量干涉条纹的间距那么在这种情况下测量干涉条纹的间距x时时,测量值测量值(选填选填“大于大于”“小于小于”或或“等于等于”)实际值实际值.甲甲乙乙答案答案:(1)AD(2)0.700(3
11、)大于大于【典例【典例4】用某种单色光做双缝干涉实验时】用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间的距已知双缝间的距离离d的大小恰好是图甲中游标卡尺的读数的大小恰好是图甲中游标卡尺的读数;双缝到毛玻璃屏的双缝到毛玻璃屏的距离的大小由毫米刻度尺读出距离的大小由毫米刻度尺读出,如图乙所示如图乙所示;实验时先转动测实验时先转动测量头上的手轮量头上的手轮(如图丙所示如图丙所示),把分划板中心刻线对准最左边的把分划板中心刻线对准最左边的一条亮条纹一条亮条纹(如图丁所示如图丁所示),并记下手轮上的读数并记下手轮上的读数x1(如图戊所示如图戊所示),然后转动手轮然后转动手轮,把分划板中心刻线向右移动把分划板中
12、心刻线向右移动,直到对准第直到对准第7条条亮条纹并记下手轮上的读数亮条纹并记下手轮上的读数x2(如图己所示如图己所示).丁丁戊戊己己由以上测量数据求该单色光的波长由以上测量数据求该单色光的波长(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字).甲甲乙乙丙丙答案答案:8.010-7m命题角度命题角度2拓展迁移拓展迁移还能怎么做还能怎么做【典例【典例5】1801年年,托马斯托马斯杨用双缝干涉实验研究了光波的性杨用双缝干涉实验研究了光波的性质质.1834年年,洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称称“洛埃镜实验洛埃镜实验”).(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示洛埃镜实验的基本装置如图所示,S为单色光源为单色光源,M为平面镜为平面镜,试用平面镜成像作图画出试用平面镜成像作图画出S经平面镜反射后的光与直接发出的经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域光在光屏上相交的区域.(2)设光源设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为的垂直距离分别为a和和l,光的波长为光的波长为,在光在光屏上形成干涉条纹屏上形成干涉条纹,写出相邻两条亮条纹写出相邻两条亮条纹(或暗条纹或暗条纹)间距离间距离x的表达式的表达式.
