4.4实验：用双缝干涉测量光的波长（22张PPT）
文档属性
| 名称 | 4.4实验：用双缝干涉测量光的波长（22张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.9MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-12 11:27:28 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
第四章 光
4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长
目
录
CONTENTS
1 学习目标
2 新课讲解
3 课堂小结
4 当堂小练
1.知道“用双缝干涉测量光的波长”的实验原理以及影响干涉条纹间距的因素.
2.知道实验中各器材的作用，会用双缝干涉测光的波长. （重点）
学习目标
一、实验思路
实验器材
双缝干涉仪，即光具座、光源、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。
新课讲解
光源发出的光经滤光片（装在单缝前）成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹，并由 λ ＝ x 计算出光的波长。透镜的作用是使射向单缝的光更集中。
各实验器材的作用：
一、实验思路
一、实验思路
组装实验仪器：
根据 λ ＝ x可知，本实验需要测量的物理量是双
缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 x（双缝间的距离 d 已知）。具体操作如下。
l 的测量 双缝到屏的距离 l 可以用刻度尺测出。
x 的测量 相邻两条亮条纹间的距离 x 需用测量头测出。测量头通常有两（图 ），但都由分划板、目镜、手轮等构成。转动手轮，分划板会左右移动。
二、物理量的测量
测量头
测量时，应使分划板的中心刻线与条纹的中心对齐（图 ），记下此时手轮上的读数。然后转动测量头，使分划板中心刻线与另一条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数。两次读数之差表示这两个条纹间的距离 x。
为了减小测量误差，可测多个亮条纹间的距离，再求出相邻两个条纹间的距离。例如，可测出 n 个亮条纹间的距离 a，再求出相邻两个亮条纹间的距离 x ＝ 。
分划板中心刻线
二、物理量的测量
实验前先取下双缝，打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮。然后放好单缝和双缝。注意使单缝与双缝相互平行，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上。
做好以上调整后，在单缝与光源之间放上滤光片就可以观察到单色光的双缝干涉图样（图 ）。
三、进行实验
不同双缝、不同色光的双缝干涉条纹
测量双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 x。
分别改变滤光片的颜色和双缝的距离，观察干涉条纹的变化，并求出相应的波长。
三、进行实验
不同双缝、不同色光的双缝干涉条纹
演示视频
三、进行实验
设计表格记录实验数据。d 是已知的，l 和 n 个亮条纹间的距离 a 是直接测量值。由 x ＝ 可以求出相邻两个亮条纹间的距离Δx。最后，根据 λ ＝ x算出波长。
四、数据分析
1．单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的中心轴线上，双缝到单缝的距离应相等．
2．测双缝到屏的距离l时，用毫米刻度尺多次测量取平均值．
3．测条纹间距Δx时，采用累积法，即用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻的两条亮条纹间的距离Δx＝ .
五、实验注意事项
用光传感器可以更方便地演示双缝干涉现象。
图是实验装置图（实验在暗室中进行）。光源在铁架台的最上端，中间是刻有双缝的挡板，下面是光传感器。这个实验的光路是自上而下的。
图中带有白色狭长矩形的小盒是光传感器，沿矩形的长边分布着许多光敏单元。传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后，在显示器上显示出来。
拓展学习
用光传感器做双缝干涉的实验
用传感器和计算机观察双缝干涉的实验装置
根据显示器上干涉图像的条纹间距，可以算出光的波长。
与右图的方法相比，这种方法除了同样可以测量条纹间距外，它还可以方便、形象地展示亮条纹的分布，并能测出传感器上各点的光照强度。
拓展学习
用光传感器做双缝干涉的实验
例1、(多选)利用如图所示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，下列说法中正确的是( )
A．实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝
B．将滤光片由紫色换成红色，干涉条纹间距变宽
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D．测量过程中，误将5个条纹间距数成6个，波长测量值偏大
AB
当堂小练
【答案】AB
【解析】滤光片的作用是使入射光变成单色光，单缝的作用是使入射光变成线光源，双缝的作用是形成相干光源，其排列顺序是滤光片、单缝、双缝，A正确；将滤光片由紫色换成红色，透过的单色光波长λ变长，根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝ λ知，干涉条纹间距Δx变宽，B正确；将单缝向双缝移动一小段距离，由Δx＝ λ可知，干涉条纹间距与此距离无关，故干涉条纹间距不变，C错误；测量过程中，误将5个条纹间距数成6个，导致Δx变小，则波长测量值偏小，D错误。
例2、在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如图所示。双缝间的距离d＝3 mm。
(1)若测定红光的波长，应选用______色的滤光片。
红
(2)若测得双缝与屏之间的距离为0.70 m，通过测量头(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500 mm)观察第1条亮纹的位置如图甲所示，观察第5条亮纹的位置如图乙所示，则可求出红光的波长λ＝___________ m。(保留三位有效数字)
6.86×10－7
【答案】(1) 红 （2） 6.86×10－7
【解析】(1)若测红光波长，则应选红色滤光片，因为红色滤光片能透过红光。
(2)图甲中测量头的读数a1＝0，图乙中测量头的读数a2＝0.5 mm＋14.0×0.01 mm＝0.640 mm，所以Δx＝ ＝ mm＝1.60×10－4m，
λ＝ ＝ m＝6.86×10－7m。
THANKS
第四章 光
4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长
目
录
CONTENTS
1 学习目标
2 新课讲解
3 课堂小结
4 当堂小练
1.知道“用双缝干涉测量光的波长”的实验原理以及影响干涉条纹间距的因素.
2.知道实验中各器材的作用，会用双缝干涉测光的波长. （重点）
学习目标
一、实验思路
实验器材
双缝干涉仪，即光具座、光源、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。
新课讲解
光源发出的光经滤光片（装在单缝前）成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹，并由 λ ＝ x 计算出光的波长。透镜的作用是使射向单缝的光更集中。
各实验器材的作用：
一、实验思路
一、实验思路
组装实验仪器：
根据 λ ＝ x可知，本实验需要测量的物理量是双
缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 x（双缝间的距离 d 已知）。具体操作如下。
l 的测量 双缝到屏的距离 l 可以用刻度尺测出。
x 的测量 相邻两条亮条纹间的距离 x 需用测量头测出。测量头通常有两（图 ），但都由分划板、目镜、手轮等构成。转动手轮，分划板会左右移动。
二、物理量的测量
测量头
测量时，应使分划板的中心刻线与条纹的中心对齐（图 ），记下此时手轮上的读数。然后转动测量头，使分划板中心刻线与另一条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数。两次读数之差表示这两个条纹间的距离 x。
为了减小测量误差，可测多个亮条纹间的距离，再求出相邻两个条纹间的距离。例如，可测出 n 个亮条纹间的距离 a，再求出相邻两个亮条纹间的距离 x ＝ 。
分划板中心刻线
二、物理量的测量
实验前先取下双缝，打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮。然后放好单缝和双缝。注意使单缝与双缝相互平行，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上。
做好以上调整后，在单缝与光源之间放上滤光片就可以观察到单色光的双缝干涉图样（图 ）。
三、进行实验
不同双缝、不同色光的双缝干涉条纹
测量双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 x。
分别改变滤光片的颜色和双缝的距离，观察干涉条纹的变化，并求出相应的波长。
三、进行实验
不同双缝、不同色光的双缝干涉条纹
演示视频
三、进行实验
设计表格记录实验数据。d 是已知的，l 和 n 个亮条纹间的距离 a 是直接测量值。由 x ＝ 可以求出相邻两个亮条纹间的距离Δx。最后，根据 λ ＝ x算出波长。
四、数据分析
1．单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的中心轴线上，双缝到单缝的距离应相等．
2．测双缝到屏的距离l时，用毫米刻度尺多次测量取平均值．
3．测条纹间距Δx时，采用累积法，即用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻的两条亮条纹间的距离Δx＝ .
五、实验注意事项
用光传感器可以更方便地演示双缝干涉现象。
图是实验装置图（实验在暗室中进行）。光源在铁架台的最上端，中间是刻有双缝的挡板，下面是光传感器。这个实验的光路是自上而下的。
图中带有白色狭长矩形的小盒是光传感器，沿矩形的长边分布着许多光敏单元。传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后，在显示器上显示出来。
拓展学习
用光传感器做双缝干涉的实验
用传感器和计算机观察双缝干涉的实验装置
根据显示器上干涉图像的条纹间距，可以算出光的波长。
与右图的方法相比，这种方法除了同样可以测量条纹间距外，它还可以方便、形象地展示亮条纹的分布，并能测出传感器上各点的光照强度。
拓展学习
用光传感器做双缝干涉的实验
例1、(多选)利用如图所示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，下列说法中正确的是( )
A．实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝
B．将滤光片由紫色换成红色，干涉条纹间距变宽
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D．测量过程中，误将5个条纹间距数成6个，波长测量值偏大
AB
当堂小练
【答案】AB
【解析】滤光片的作用是使入射光变成单色光，单缝的作用是使入射光变成线光源，双缝的作用是形成相干光源，其排列顺序是滤光片、单缝、双缝，A正确；将滤光片由紫色换成红色，透过的单色光波长λ变长，根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝ λ知，干涉条纹间距Δx变宽，B正确；将单缝向双缝移动一小段距离，由Δx＝ λ可知，干涉条纹间距与此距离无关，故干涉条纹间距不变，C错误；测量过程中，误将5个条纹间距数成6个，导致Δx变小，则波长测量值偏小，D错误。
例2、在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如图所示。双缝间的距离d＝3 mm。
(1)若测定红光的波长，应选用______色的滤光片。
红
(2)若测得双缝与屏之间的距离为0.70 m，通过测量头(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500 mm)观察第1条亮纹的位置如图甲所示，观察第5条亮纹的位置如图乙所示，则可求出红光的波长λ＝___________ m。(保留三位有效数字)
6.86×10－7
【答案】(1) 红 （2） 6.86×10－7
【解析】(1)若测红光波长，则应选红色滤光片，因为红色滤光片能透过红光。
(2)图甲中测量头的读数a1＝0，图乙中测量头的读数a2＝0.5 mm＋14.0×0.01 mm＝0.640 mm，所以Δx＝ ＝ mm＝1.60×10－4m，
λ＝ ＝ m＝6.86×10－7m。
THANKS