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18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18张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 13.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-12-06 11:08:51 | ||
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文档简介
(共18张PPT)
4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长
物理人教版（新教材）选择性必修第一册
实验目的、原理
一、实验目的
(1)了解光波产生稳定的干涉现象的条件；
(2)观察白光及单色光的双缝干涉图样；
(2)掌握测定单色光的波长的方法。
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
双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、刻度尺．
光源
滤光片
双缝
遮光筒
毛玻璃
单缝
测量头
实验器材
1、如图，把长约1m的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏；
2、取下双缝，打开光源，调节光源高度，使它发出的光沿遮光筒轴线照亮屏(中心在同一高度);
3、装好单缝和双缝(缝沿竖直方向)，调节透镜，使灯丝的像成在单缝上，调节单、双缝，使缝平行，这时在屏上会看到白光的干涉图样；
实验步骤
光源
滤光片
单缝
双缝
遮光筒
屏
透镜
4、在单缝和光源间放上红色滤光片，观察红光干涉图样；
5、调节测量头，使分划板中心刻线与左端某条(记为第1条)亮纹中心对齐，记下此时测量头刻度x1，将测量头朝右端移动，记下第 n 条亮纹中心位置x2；则第1条亮纹与第 n 条亮纹中心间距为a=x2-x1，则相邻亮纹间距为：
6、已知双缝间的距离d，测出双缝到屏的距离L，由 ，计算红光的波长。
光源
滤光片
单缝
双缝
遮光筒
屏
透镜
第1条
第7条
15
20
5
10
0
20
25
15
第1条时读数
第7条时读数
15
20
5
10
0
30
35
40
45
螺旋测微器的读数
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Δx.
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．
注意事项
1．(1)测双缝到屏的距离L带来的误差，可通过选用mm刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差．
(2)通过测量多条亮条纹间的距离来减小测量误差．
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．
误差分析
1．在完成“用双缝干涉测量光的波长”实验时。
（1）实验需测定的相邻条纹间距 x指代的是图乙中的___________。
【答案】C
（2）实验中，目镜中心刻度线对齐第n条条纹中心和第(n+10)条条纹中心时，游标卡尺的示数分别如图丙和图丁所示，图丙中游标卡尺的读数为_______mm。已知双缝间距d=0.4mm，双缝到屏的距离l=1.0m，所测单色光的波长为______mm。
【答案】8.70 669
2．在用双缝干涉测光的波长的实验中，请按照题目要求回答下列问题。（除螺旋测微器读数外，其他均保留三位有效数字）
(1)如图1所示，甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是___________。
【答案】甲
(2)将下表中的光学元件放在图1的丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长。将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，各光学元件的排列顺序应为___________。（填写元件代号）
元件代号 A B C D E
元件名称 光屏 双缝 白光光源 单缝 透红光的滤光片
【答案】EDBA
(3)已知该装置中双缝间距d=0.50mm，双缝到光屏的距离l=0.50m，在光屏上得到的干涉图样如图2甲所示，分划板在图中A位置时螺旋测微器如图2乙所示，在B位置时螺旋测微器如图2丙所示，则其示数xB=___________mm；则相邻两条纹间距△x=___________mm；
【答案】 5.880 1.19
(4)由以上所测数据，可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为___________m。
(5)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将___________（填“变大”、“不变”或“变小”）。
【答案】 1.19×10-6 变小
3．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图所示。双缝间的距离d=3mm。
若测定红光的波长，选用红色的滤光片，实验中测得双缝与屏之间的距离为0.70m，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0.500mm）观察第1条亮条纹的读数为0.004mm；观察第5条亮条纹的位置如图所示，其读数为__________mm。则可求出红光的波长λ=__________m（计算结果保留三位有效数字）。
【答案】 0.640 6.81×10-7
4．在做双缝干涉测单色光波长的实验中：
（1）下面说法正确的是______；
A．在光源和遮光筒中间依次放置的光学元件是：透镜、单缝、滤光片、双缝
B．为了减小测量误差，可测量n条亮条纹间的距离a，
再求出相邻两条亮条纹间的距离
C．若发现干涉条纹太密，难以测量，只需更换双缝间距更大的双缝片
D．若发现干涉条纹太密，难以测量，可以改用波长较长的单色光做入射光
【答案】 D
（2）将测量头的分划板中心刻度线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上示数如图b所示，同方向转动手轮，使分划板中心刻度线与第6条亮条纹中心线对齐，记下此时图c中手轮示数为______mm；求得相邻亮条纹的间距为______mm；（结果保留三位小数）
【答案】 11.870 1.910
（3）已知双缝间距 ，测的双缝到屏的距离为 ，则所测光的波长为______nm。（结果保留一位小数）
【答案】 477.5
4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长
物理人教版（新教材）选择性必修第一册
实验目的、原理
一、实验目的
(1)了解光波产生稳定的干涉现象的条件；
(2)观察白光及单色光的双缝干涉图样；
(2)掌握测定单色光的波长的方法。
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
双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、刻度尺．
光源
滤光片
双缝
遮光筒
毛玻璃
单缝
测量头
实验器材
1、如图，把长约1m的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏；
2、取下双缝，打开光源，调节光源高度，使它发出的光沿遮光筒轴线照亮屏(中心在同一高度);
3、装好单缝和双缝(缝沿竖直方向)，调节透镜，使灯丝的像成在单缝上，调节单、双缝，使缝平行，这时在屏上会看到白光的干涉图样；
实验步骤
光源
滤光片
单缝
双缝
遮光筒
屏
透镜
4、在单缝和光源间放上红色滤光片，观察红光干涉图样；
5、调节测量头，使分划板中心刻线与左端某条(记为第1条)亮纹中心对齐，记下此时测量头刻度x1，将测量头朝右端移动，记下第 n 条亮纹中心位置x2；则第1条亮纹与第 n 条亮纹中心间距为a=x2-x1，则相邻亮纹间距为：
6、已知双缝间的距离d，测出双缝到屏的距离L，由 ，计算红光的波长。
光源
滤光片
单缝
双缝
遮光筒
屏
透镜
第1条
第7条
15
20
5
10
0
20
25
15
第1条时读数
第7条时读数
15
20
5
10
0
30
35
40
45
螺旋测微器的读数
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Δx.
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．
注意事项
1．(1)测双缝到屏的距离L带来的误差，可通过选用mm刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差．
(2)通过测量多条亮条纹间的距离来减小测量误差．
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．
误差分析
1．在完成“用双缝干涉测量光的波长”实验时。
（1）实验需测定的相邻条纹间距 x指代的是图乙中的___________。
【答案】C
（2）实验中，目镜中心刻度线对齐第n条条纹中心和第(n+10)条条纹中心时，游标卡尺的示数分别如图丙和图丁所示，图丙中游标卡尺的读数为_______mm。已知双缝间距d=0.4mm，双缝到屏的距离l=1.0m，所测单色光的波长为______mm。
【答案】8.70 669
2．在用双缝干涉测光的波长的实验中，请按照题目要求回答下列问题。（除螺旋测微器读数外，其他均保留三位有效数字）
(1)如图1所示，甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是___________。
【答案】甲
(2)将下表中的光学元件放在图1的丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长。将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，各光学元件的排列顺序应为___________。（填写元件代号）
元件代号 A B C D E
元件名称 光屏 双缝 白光光源 单缝 透红光的滤光片
【答案】EDBA
(3)已知该装置中双缝间距d=0.50mm，双缝到光屏的距离l=0.50m，在光屏上得到的干涉图样如图2甲所示，分划板在图中A位置时螺旋测微器如图2乙所示，在B位置时螺旋测微器如图2丙所示，则其示数xB=___________mm；则相邻两条纹间距△x=___________mm；
【答案】 5.880 1.19
(4)由以上所测数据，可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为___________m。
(5)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将___________（填“变大”、“不变”或“变小”）。
【答案】 1.19×10-6 变小
3．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图所示。双缝间的距离d=3mm。
若测定红光的波长，选用红色的滤光片，实验中测得双缝与屏之间的距离为0.70m，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0.500mm）观察第1条亮条纹的读数为0.004mm；观察第5条亮条纹的位置如图所示，其读数为__________mm。则可求出红光的波长λ=__________m（计算结果保留三位有效数字）。
【答案】 0.640 6.81×10-7
4．在做双缝干涉测单色光波长的实验中：
（1）下面说法正确的是______；
A．在光源和遮光筒中间依次放置的光学元件是：透镜、单缝、滤光片、双缝
B．为了减小测量误差，可测量n条亮条纹间的距离a，
再求出相邻两条亮条纹间的距离
C．若发现干涉条纹太密，难以测量，只需更换双缝间距更大的双缝片
D．若发现干涉条纹太密，难以测量，可以改用波长较长的单色光做入射光
【答案】 D
（2）将测量头的分划板中心刻度线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上示数如图b所示，同方向转动手轮，使分划板中心刻度线与第6条亮条纹中心线对齐，记下此时图c中手轮示数为______mm；求得相邻亮条纹的间距为______mm；（结果保留三位小数）
【答案】 11.870 1.910
（3）已知双缝间距 ，测的双缝到屏的距离为 ，则所测光的波长为______nm。（结果保留一位小数）
【答案】 477.5