物理人教版（2019）选择性必修第一册4.4实验：用双缝干涉测量光的波长（共29张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第一册4.4实验：用双缝干涉测量光的波长（共29张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 40.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-08-04 20:39:51 | ||
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文档简介
(共29张PPT)
复习回顾
1.干涉条件：频率相同、振动情况相同的光（相干光）
2.明暗条件
明纹
暗纹
3.条纹间距：
意义：λ--照射光的波长、d--双缝间距、l--屏到双缝间距离。
半波的偶数倍，出现亮条纹；半波的奇数倍，出现暗条纹；
光是一种波，怎样测出光的波长呢？
4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长
选择性必修第一册 第四章 光
一、实验目的
（1）观测单色光的双缝干涉图样
（2）用双缝干涉图样测定单色光的波长
二、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）纹间的距离 x与双缝间的距离d、双缝到屏的距离L、单色光的波长λ之间满足：
实验原理式
三、实验装置
透镜的作用是使射向单缝的光更集中
测量头
单缝
双缝
三、实验器材
测量头分两种，一种是用游标卡尺进行测量，一种是螺旋测微器进行测量，在移动测量的过程中，十字线始终处于观察视野中的中心位置。
三、实验器材
分划板中心刻线
四、物理量的测量
1.双缝到屏的距离l ： 可以用刻度尺测出。
滤光片
l
测量头
x1
第1个
x2
第5个
四、物理量的测量
2.条纹间的距离 x：用测量头测量n个亮条纹间的距离。
转动手轮
条纹间的距离
x
实验：用双缝干涉测量光的波长
五、实验步骤
1. 将光源、遮光筒、毛玻璃屏等依次安放在光具座上。
滤光片
2.接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。
3.调节光源的高度和角度，使光源灯丝发出的光能沿着遮光筒的轴线到达光屏。
4. 安装单缝和双缝，使单缝与双缝相互平行，二者间距约5～10 cm，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上。
5.在单缝和光源间放上滤光片，就可以观察到单色光的双缝干涉图样。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。
测量头
6.安装滤光片和测量头，调节至通过目镜可清晰观察到干涉条纹。
五、实验步骤
7.用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l( 双缝间距离d 是已知的)。
8.转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数x1 ；转动手轮，使分划板中心刻线对齐另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数x2 ；并记下两次测量时移过的亮条纹数n。则相邻亮纹间距为：
9.换用不同颜色的滤光片和改变双缝间的距离，重复上述(1)～(3)步骤，观察干涉条纹间距的变化，并求出相应的波长。
六、数据处理
双缝干涉（红光） d l x1 x2 a λ
d1= l1
l1
l2
d2= l1
l1
l2
红光的条纹间距最大，紫光的最小。
①红光的波长最长，紫光的波长最短
②波长越长，频率越小，波长越短，频率越大
③光的颜色由频率决定
七、误差分析
(1)l 的测量误差:
本实验中双缝到光屏的距离较长,l 的测量误差不太大,但也应选用毫米刻度尺测量.并用多次测量求出平均值的办法减小实验误差.
根据，双缝间的距离d 已知，故误差主要来源于双缝到屏的距离l 以及相邻两条亮条纹间的距离Δx的测量。
(2)测量条纹间距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时读数不准确.
活动：如何减小l 的测量误差？
活动：如何减小相邻两条亮条纹间的距离Δx的测量误差？
七、误差分析
提示：因双缝到屏的距离较长，应选用刻度尺测量l，并用多次测量求平均值的办法减小误差。
提示：(1)将干涉条纹调到最清晰的程度；(2)分划板中心刻线须与干涉条纹调至平行，且使中心刻线位于亮条纹中心；(3)测出n条亮条纹间的距离a，然后取平均值求出相邻两条亮条纹间的距离Δx，即。
八、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、滤光片、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应着亮（或暗）纹的中心.
4.要多测几个亮纹（或暗纹）中心间的距离，再求 x.
5.调节的基本依据是：照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行.
游标卡尺10/20/50分度
10分度
20分度
50分度
10分度游标卡尺
主尺
0 1 2 3 4
0
主尺读数：4mm
游标尺读数：3 ×1/10mm =0.3mm
（2）读数规则
物体长度=游标“0”刻度之前的整毫米刻度+对齐格数×精确度
（0.1mm、0.05mm、0.02mm）
(1/10mm、1/20mm、1/50mm)
读数：4.3mm
（游标卡尺不估读!）
cm
读数练习
二、螺旋测微器
1.基本结构
螺旋测微器（又叫千分尺）是精密的测量长度的工具，用它测长度可以准确到0.01mm，测量范围为几厘米。
螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm，可动刻度有50个等分刻度，可动刻度旋转一周，测微螺杆可前进或后退0.5mm，因此旋转每个小分度，相当于测微螺杆前进或后退0.5/50=0.01mm。可见，可动刻度每一小分度表示0.01mm，所以螺旋测微器可准确到0.01mm。由于还能再估读一位，可读到毫米的千分位。
0
0
50
45
①由固定刻度上读整毫米数；
②由可动刻度读格数,并估读,再乘以0.01mm；
③待测长度为两者之和。
3.螺旋测微器的读数
读数＝固定刻度＋可动刻度×精度0.01mm
注意单位和半刻度是否漏出
要估读，不要单位
固定刻度读数：6.5mm
可动刻度读数：22.6×0.01mm=0.226mm
读数：6.726mm
【课堂训练】
例：某同学用螺旋测微器测量一个圆柱导体的直径，测得读数如图所示，则该圆柱导体的直径d是多少。
固定刻度读数：3mm
可动刻度读数：27.5×0.01mm=0.275mm
读数=3.275mm
【课堂练习】
例2.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，选用红色滤光片和间距为0.20mm的双缝，双缝与屏的距离为600mm.某同学正确操作后，在目镜中看到如图5甲所示的干涉条纹，换成紫色滤光片正确操作后，使测量头分划板中心刻线与第k级暗条纹中心对齐，在目镜中观测到的是图乙中的（填字母），此时测量头的读数为25.70mm.沿同一方向继续移动测量头使分划板中心刻线与第k+5级暗条纹中心对齐，此时测量头标尺如图丙所示，其读数是 mm，紫光的波长等于 nm.
【课堂练习】
19.40mm
X2=19.40mm
X1=25.70mm
λ=4.2×10-7mm
例2.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，选用红色滤光片和间距为0.20mm的双缝，双缝与屏的距离为600mm
祝同学们学习愉快
复习回顾
1.干涉条件：频率相同、振动情况相同的光（相干光）
2.明暗条件
明纹
暗纹
3.条纹间距：
意义：λ--照射光的波长、d--双缝间距、l--屏到双缝间距离。
半波的偶数倍，出现亮条纹；半波的奇数倍，出现暗条纹；
光是一种波，怎样测出光的波长呢？
4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长
选择性必修第一册 第四章 光
一、实验目的
（1）观测单色光的双缝干涉图样
（2）用双缝干涉图样测定单色光的波长
二、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）纹间的距离 x与双缝间的距离d、双缝到屏的距离L、单色光的波长λ之间满足：
实验原理式
三、实验装置
透镜的作用是使射向单缝的光更集中
测量头
单缝
双缝
三、实验器材
测量头分两种，一种是用游标卡尺进行测量，一种是螺旋测微器进行测量，在移动测量的过程中，十字线始终处于观察视野中的中心位置。
三、实验器材
分划板中心刻线
四、物理量的测量
1.双缝到屏的距离l ： 可以用刻度尺测出。
滤光片
l
测量头
x1
第1个
x2
第5个
四、物理量的测量
2.条纹间的距离 x：用测量头测量n个亮条纹间的距离。
转动手轮
条纹间的距离
x
实验：用双缝干涉测量光的波长
五、实验步骤
1. 将光源、遮光筒、毛玻璃屏等依次安放在光具座上。
滤光片
2.接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。
3.调节光源的高度和角度，使光源灯丝发出的光能沿着遮光筒的轴线到达光屏。
4. 安装单缝和双缝，使单缝与双缝相互平行，二者间距约5～10 cm，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上。
5.在单缝和光源间放上滤光片，就可以观察到单色光的双缝干涉图样。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。
测量头
6.安装滤光片和测量头，调节至通过目镜可清晰观察到干涉条纹。
五、实验步骤
7.用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l( 双缝间距离d 是已知的)。
8.转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数x1 ；转动手轮，使分划板中心刻线对齐另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数x2 ；并记下两次测量时移过的亮条纹数n。则相邻亮纹间距为：
9.换用不同颜色的滤光片和改变双缝间的距离，重复上述(1)～(3)步骤，观察干涉条纹间距的变化，并求出相应的波长。
六、数据处理
双缝干涉（红光） d l x1 x2 a λ
d1= l1
l1
l2
d2= l1
l1
l2
红光的条纹间距最大，紫光的最小。
①红光的波长最长，紫光的波长最短
②波长越长，频率越小，波长越短，频率越大
③光的颜色由频率决定
七、误差分析
(1)l 的测量误差:
本实验中双缝到光屏的距离较长,l 的测量误差不太大,但也应选用毫米刻度尺测量.并用多次测量求出平均值的办法减小实验误差.
根据，双缝间的距离d 已知，故误差主要来源于双缝到屏的距离l 以及相邻两条亮条纹间的距离Δx的测量。
(2)测量条纹间距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时读数不准确.
活动：如何减小l 的测量误差？
活动：如何减小相邻两条亮条纹间的距离Δx的测量误差？
七、误差分析
提示：因双缝到屏的距离较长，应选用刻度尺测量l，并用多次测量求平均值的办法减小误差。
提示：(1)将干涉条纹调到最清晰的程度；(2)分划板中心刻线须与干涉条纹调至平行，且使中心刻线位于亮条纹中心；(3)测出n条亮条纹间的距离a，然后取平均值求出相邻两条亮条纹间的距离Δx，即。
八、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、滤光片、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应着亮（或暗）纹的中心.
4.要多测几个亮纹（或暗纹）中心间的距离，再求 x.
5.调节的基本依据是：照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行.
游标卡尺10/20/50分度
10分度
20分度
50分度
10分度游标卡尺
主尺
0 1 2 3 4
0
主尺读数：4mm
游标尺读数：3 ×1/10mm =0.3mm
（2）读数规则
物体长度=游标“0”刻度之前的整毫米刻度+对齐格数×精确度
（0.1mm、0.05mm、0.02mm）
(1/10mm、1/20mm、1/50mm)
读数：4.3mm
（游标卡尺不估读!）
cm
读数练习
二、螺旋测微器
1.基本结构
螺旋测微器（又叫千分尺）是精密的测量长度的工具，用它测长度可以准确到0.01mm，测量范围为几厘米。
螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm，可动刻度有50个等分刻度，可动刻度旋转一周，测微螺杆可前进或后退0.5mm，因此旋转每个小分度，相当于测微螺杆前进或后退0.5/50=0.01mm。可见，可动刻度每一小分度表示0.01mm，所以螺旋测微器可准确到0.01mm。由于还能再估读一位，可读到毫米的千分位。
0
0
50
45
①由固定刻度上读整毫米数；
②由可动刻度读格数,并估读,再乘以0.01mm；
③待测长度为两者之和。
3.螺旋测微器的读数
读数＝固定刻度＋可动刻度×精度0.01mm
注意单位和半刻度是否漏出
要估读，不要单位
固定刻度读数：6.5mm
可动刻度读数：22.6×0.01mm=0.226mm
读数：6.726mm
【课堂训练】
例：某同学用螺旋测微器测量一个圆柱导体的直径，测得读数如图所示，则该圆柱导体的直径d是多少。
固定刻度读数：3mm
可动刻度读数：27.5×0.01mm=0.275mm
读数=3.275mm
【课堂练习】
例2.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，选用红色滤光片和间距为0.20mm的双缝，双缝与屏的距离为600mm.某同学正确操作后，在目镜中看到如图5甲所示的干涉条纹，换成紫色滤光片正确操作后，使测量头分划板中心刻线与第k级暗条纹中心对齐，在目镜中观测到的是图乙中的（填字母），此时测量头的读数为25.70mm.沿同一方向继续移动测量头使分划板中心刻线与第k+5级暗条纹中心对齐，此时测量头标尺如图丙所示，其读数是 mm，紫光的波长等于 nm.
【课堂练习】
19.40mm
X2=19.40mm
X1=25.70mm
λ=4.2×10-7mm
例2.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，选用红色滤光片和间距为0.20mm的双缝，双缝与屏的距离为600mm
祝同学们学习愉快