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23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23张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 36.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-01-14 10:42:36 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
第四章 光
第4节 实验：用双缝干涉测量波的波长
人教版（2019）选择性必修一
目录
一、实验目的
二、实验原理
三、实验装置及器材
四、物理量的测量
五、实验步骤
六、实验数据记录及处理
七、常见问题及注意事项
八、实验误差分析
红光干涉条纹
紫光干涉条纹
蓝光干涉条纹
观察不同波长的光产生的干涉条纹是不一样的，如果单色光产生的干涉条纹图像变成了黑白色，你能判断出来这是什么光的干涉条纹吗？怎么判断？
新课导入
知识讲解
课堂小结
随堂练习
布置作业
一、实验目的
掌握用公式 测定波长的方法
二、实验原理
相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为:
单
色
光
温馨提示：用双缝干涉实验仪实验，双缝间距d是已知的；只要测出双缝到屏的距离l 和相邻两条亮纹(或暗纹)中心间距Δx，就可以计算出入射光波长的大小。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
三、实验装置及器材
滤光片
双缝干涉实验仪
双缝干涉仪（光具座、光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头）、刻度尺、学生电源、导线
滤光片：装在单缝前，使光成为单色光
单缝：作为线光源
双缝：作为两个相干光源
毛玻璃屏：在屏上观察干涉条纹
透镜：将点光源变成平行光
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
四、物理量的测量
1、双缝的距离 d 可以在实验器材上直接读出
滤光片
l
2、双缝到屏的距离 l 的测量
可以用刻度尺测出
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
3、相邻两条亮条纹间距 x 用双缝干涉仪自带的测量头测量
分划板
目镜
手轮
转动手轮，分划板会左右移动。测量时，应使分划板的中心刻线与亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数。然后转动手轮，使分划板中心刻线与另一亮条纹的中心对齐，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 。
螺旋测微器
游标卡尺
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
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。（可测出 n 条亮条纹间的距离 a，再求出相邻两个亮条纹间的距离 ）
第1条
第n条
读数：X1
读数：X2
15
20
5
10
0
20
25
15
第1条时读数
第n条时读数
15
20
5
10
0
30
35
40
45
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
1. 安装安放好双缝干涉实验仪。
滤光片
2. 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。（中心在同一高度）
3. 放好单缝和双缝（缝沿竖直方向，单缝和双缝间距离约为5cm～10cm）。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。
4. 在单缝与光源之间放上滤光片，观察单色光的双缝干涉图样。
5. 测量双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 x 并记录。
五、实验步骤
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
五、实验步骤-实验演示
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
六、实验数据记录及处理
1. 调节测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹；
2.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：
3. 测出l、d、 Δx ；
4. 代入公式 ，得到所测波长。
5.换用不同的滤光片，测量其他色光的波长
第1条亮纹及读数
第n条亮纹及读数
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
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．
常见问题
1.看不到图样或图样较暗；
2.干涉条纹是斜的；
3.条纹不清晰。
原因：双缝不是竖直放置。
原因：单缝、双缝的放置方向不平行。
原因：光源、透镜、遮光筒不共轴。
注意事项
七、常见问题及注意事项
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
八、实验误差分析
1．双缝到屏的距离的测量误差
因本实验中双缝到屏的距离非常长，的测量误差不太大，但也应选 用毫米刻度尺测量，并用多次测量求平均值的办法减小相对误差．
2．测条纹间距带来的误差
(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．
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
【学以致用1】(多选)某同学在做双缝干涉实验时,安装好实验装置,在光屏上却观察不到干涉图样,这可能是由于( )
A.光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致,相差较大
B.滤光片、单缝、双缝的中心在同一高度
C.单缝与双缝不平行
D.光源发出的光束太强
解析:光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致,单、双缝不平行都可能造成看不到干涉图样。选项A、C正确。
答案：AC
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
【学以致用2】(多选)某同学按实验装置安装好仪器后,观察光的干涉现象,获得成功。若他在此基础上对仪器的安装有如下改动,则仍能使实验成功的是( )
A.将遮光筒的光屏向靠近双缝的方向移动少许,其他不动
B.将滤光片移至单缝和双缝之间,其他不动
C.将单缝向双缝移动少许,其他不动
D.将单缝与双缝的位置互换,其他不动
解析:干涉条纹是双缝发出的光叠加的结果,双缝后面的区域处处存在光,所以移动光屏或改变单缝与双缝间距,条纹仍然形成,故A、C正确;将滤光片移至单缝和双缝之间,照到双缝上的光仍是振动情况完全一样的光源,故B正确;将单缝与双缝的位置互换,失去了产生干涉的条件,故D错误。
答案：ABC
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
【学以致用3】在杨氏双缝干涉实验中，如果（ ）
A.用白光作为光源， 屏上将呈现黑白相间的条纹
B.用红光作为光源， 屏上将呈现红黑相间的条纹
C.用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹
D.用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹
解析：白光作杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错；用红光作光源，屏上将呈现红色两条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，B对；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错；紫光作光源，遮住一条狭缝，屏上出现单缝衍射条纹，即间距不等的条纹，D对。
答案：BD
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
【学以致用4】双缝干涉测光的波长的实验装置如图甲所示,已知单缝与双缝间的距离l1=100 mm,双缝与屏的距离l2=700 mm,双缝间距d=0.25 mm。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准亮纹的中心(如图乙所示),记下此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数。
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时,手轮上的读数如图丙所示,则对准第1条时读数x1= mm,对准第4条时读数x2= mm。
(2)写出计算波长λ的表达式,λ= (用符号表示),λ= m。
解析:(1)读数x1=2 mm+0.01×19.0 mm=2.190 mm,
x2=7.5 mm+0.01×37.0 mm=7.870 mm。
(2)相邻两亮条纹中心间距Δx=;由Δx=λ
可得λ=Δx· m=6.762×10-7 m。
答案:(1)2.190 7.870 (2) 6.762×10-7
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
红
双缝到屏的距离L
n条亮(或暗)条纹的距离a
(1)若测定红光的波长，应选用___色的滤光片.实验时需要测定的物理量有：_________________________和________________________________.
【学以致用5】在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如下图所示。双缝间的距离d=3 mm.
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
(2)若测得双缝与屏之间距离为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)观察到第1条亮纹的位置如下图(a)所示，观察第5条亮纹的位置如下图(b)所示.则可求出红光的波长λ=__________m.(保留一位有效数字)
示数为0
0.650mm
7×10-7
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
【学以致用6】在用双缝干涉测量光的波长实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图甲所示),并选用缝间距d=0.20 mm 的双缝屏。从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离l=700 mm。然后,接通电源使光源正常工作。
(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度。某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示,图乙(a)中的数字是该同学给各暗条纹的编号,此时图乙(b)中游标尺上的读数x1=1.16 mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示,此时图丙(b)中游标尺上的读数x2= mm。
(2)利用上述测量结果,经计算可得两相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离Δx= mm;这种色光的波长λ= nm。
答案 (1)15.02 (2)2.31 6.6×102
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
操作：调共轴、平行
观察：干涉图样
测量
测光波长原理
双缝到屏距离：l
条纹间距：
双缝宽度：d（已知）
光的波长
布置作业
课堂小结
新课导入
知识讲解
随堂练习
随堂练习
布置作业
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
第四章 光
第4节 实验：用双缝干涉测量波的波长
人教版（2019）选择性必修一
目录
一、实验目的
二、实验原理
三、实验装置及器材
四、物理量的测量
五、实验步骤
六、实验数据记录及处理
七、常见问题及注意事项
八、实验误差分析
红光干涉条纹
紫光干涉条纹
蓝光干涉条纹
观察不同波长的光产生的干涉条纹是不一样的，如果单色光产生的干涉条纹图像变成了黑白色，你能判断出来这是什么光的干涉条纹吗？怎么判断？
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知识讲解
课堂小结
随堂练习
布置作业
一、实验目的
掌握用公式 测定波长的方法
二、实验原理
相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为:
单
色
光
温馨提示：用双缝干涉实验仪实验，双缝间距d是已知的；只要测出双缝到屏的距离l 和相邻两条亮纹(或暗纹)中心间距Δx，就可以计算出入射光波长的大小。
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知识讲解
随堂练习
课堂小结
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三、实验装置及器材
滤光片
双缝干涉实验仪
双缝干涉仪（光具座、光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头）、刻度尺、学生电源、导线
滤光片：装在单缝前，使光成为单色光
单缝：作为线光源
双缝：作为两个相干光源
毛玻璃屏：在屏上观察干涉条纹
透镜：将点光源变成平行光
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知识讲解
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课堂小结
布置作业
四、物理量的测量
1、双缝的距离 d 可以在实验器材上直接读出
滤光片
l
2、双缝到屏的距离 l 的测量
可以用刻度尺测出
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随堂练习
课堂小结
布置作业
3、相邻两条亮条纹间距 x 用双缝干涉仪自带的测量头测量
分划板
目镜
手轮
转动手轮，分划板会左右移动。测量时，应使分划板的中心刻线与亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数。然后转动手轮，使分划板中心刻线与另一亮条纹的中心对齐，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 。
螺旋测微器
游标卡尺
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布置作业
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。（可测出 n 条亮条纹间的距离 a，再求出相邻两个亮条纹间的距离 ）
第1条
第n条
读数：X1
读数：X2
15
20
5
10
0
20
25
15
第1条时读数
第n条时读数
15
20
5
10
0
30
35
40
45
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课堂小结
布置作业
1. 安装安放好双缝干涉实验仪。
滤光片
2. 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。（中心在同一高度）
3. 放好单缝和双缝（缝沿竖直方向，单缝和双缝间距离约为5cm～10cm）。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。
4. 在单缝与光源之间放上滤光片，观察单色光的双缝干涉图样。
5. 测量双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 x 并记录。
五、实验步骤
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布置作业
五、实验步骤-实验演示
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知识讲解
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课堂小结
布置作业
六、实验数据记录及处理
1. 调节测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹；
2.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：
3. 测出l、d、 Δx ；
4. 代入公式 ，得到所测波长。
5.换用不同的滤光片，测量其他色光的波长
第1条亮纹及读数
第n条亮纹及读数
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知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
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．
常见问题
1.看不到图样或图样较暗；
2.干涉条纹是斜的；
3.条纹不清晰。
原因：双缝不是竖直放置。
原因：单缝、双缝的放置方向不平行。
原因：光源、透镜、遮光筒不共轴。
注意事项
七、常见问题及注意事项
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知识讲解
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课堂小结
布置作业
八、实验误差分析
1．双缝到屏的距离的测量误差
因本实验中双缝到屏的距离非常长，的测量误差不太大，但也应选 用毫米刻度尺测量，并用多次测量求平均值的办法减小相对误差．
2．测条纹间距带来的误差
(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．
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【学以致用1】(多选)某同学在做双缝干涉实验时,安装好实验装置,在光屏上却观察不到干涉图样,这可能是由于( )
A.光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致,相差较大
B.滤光片、单缝、双缝的中心在同一高度
C.单缝与双缝不平行
D.光源发出的光束太强
解析:光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致,单、双缝不平行都可能造成看不到干涉图样。选项A、C正确。
答案：AC
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【学以致用2】(多选)某同学按实验装置安装好仪器后,观察光的干涉现象,获得成功。若他在此基础上对仪器的安装有如下改动,则仍能使实验成功的是( )
A.将遮光筒的光屏向靠近双缝的方向移动少许,其他不动
B.将滤光片移至单缝和双缝之间,其他不动
C.将单缝向双缝移动少许,其他不动
D.将单缝与双缝的位置互换,其他不动
解析:干涉条纹是双缝发出的光叠加的结果,双缝后面的区域处处存在光,所以移动光屏或改变单缝与双缝间距,条纹仍然形成,故A、C正确;将滤光片移至单缝和双缝之间,照到双缝上的光仍是振动情况完全一样的光源,故B正确;将单缝与双缝的位置互换,失去了产生干涉的条件,故D错误。
答案：ABC
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【学以致用3】在杨氏双缝干涉实验中，如果（ ）
A.用白光作为光源， 屏上将呈现黑白相间的条纹
B.用红光作为光源， 屏上将呈现红黑相间的条纹
C.用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹
D.用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹
解析：白光作杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错；用红光作光源，屏上将呈现红色两条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，B对；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错；紫光作光源，遮住一条狭缝，屏上出现单缝衍射条纹，即间距不等的条纹，D对。
答案：BD
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【学以致用4】双缝干涉测光的波长的实验装置如图甲所示,已知单缝与双缝间的距离l1=100 mm,双缝与屏的距离l2=700 mm,双缝间距d=0.25 mm。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准亮纹的中心(如图乙所示),记下此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数。
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(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时,手轮上的读数如图丙所示,则对准第1条时读数x1= mm,对准第4条时读数x2= mm。
(2)写出计算波长λ的表达式,λ= (用符号表示),λ= m。
解析:(1)读数x1=2 mm+0.01×19.0 mm=2.190 mm,
x2=7.5 mm+0.01×37.0 mm=7.870 mm。
(2)相邻两亮条纹中心间距Δx=;由Δx=λ
可得λ=Δx· m=6.762×10-7 m。
答案:(1)2.190 7.870 (2) 6.762×10-7
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红
双缝到屏的距离L
n条亮(或暗)条纹的距离a
(1)若测定红光的波长，应选用___色的滤光片.实验时需要测定的物理量有：_________________________和________________________________.
【学以致用5】在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如下图所示。双缝间的距离d=3 mm.
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(2)若测得双缝与屏之间距离为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)观察到第1条亮纹的位置如下图(a)所示，观察第5条亮纹的位置如下图(b)所示.则可求出红光的波长λ=__________m.(保留一位有效数字)
示数为0
0.650mm
7×10-7
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【学以致用6】在用双缝干涉测量光的波长实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图甲所示),并选用缝间距d=0.20 mm 的双缝屏。从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离l=700 mm。然后,接通电源使光源正常工作。
(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度。某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示,图乙(a)中的数字是该同学给各暗条纹的编号,此时图乙(b)中游标尺上的读数x1=1.16 mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示,此时图丙(b)中游标尺上的读数x2= mm。
(2)利用上述测量结果,经计算可得两相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离Δx= mm;这种色光的波长λ= nm。
答案 (1)15.02 (2)2.31 6.6×102
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操作：调共轴、平行
观察：干涉图样
测量
测光波长原理
双缝到屏距离：l
条纹间距：
双缝宽度：d（已知）
光的波长
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