4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 课件(共19张PPT)
文档属性
| 名称 | 4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 课件(共19张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 59.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-01-16 18:16:45 | ||
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文档简介
(共19张PPT)
4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长
学习目标
1、会根据干涉条纹的间距和光的波长之间的关系，确定测量光的波长的实验思路。
2、能设计实验方案并正确操作实验器材，得到明显的干涉条纹。
3、知道两种测量头的操作和读数规则，并获得数据。
4、对测量数据进行整理，得到波长的测量值。
导入
思考：
回顾双缝干涉条纹间距的表达式。
可见光的波长范围在780～400nm之间，如何利用双缝干涉进行测量？
内容讲解
一、实验思路
2. 原理：
1. 得到干涉条纹；
1）双缝到屏的距离 可以用刻度尺测出；
2）双缝的距离 d 可以在实验器材上直接读出；
3）Δx 使用目镜一侧的测量头测出的，读数方法类似于螺旋测微器；
为了减小误差，我们一般测量 个亮条纹间的距离 ，则 。
二、实验工具
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
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
三、实验步骤
1. 将光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上；
2. 接好光源，打开开关，使灯丝正常发光；
3. 调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏；
4. 安装双缝，使双缝与单缝的缝平行；
5. 在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹；
6. 测出l、d、 Δx ；
7. 代入公式 得到所测波长；
8. 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、实验步骤
(1)根据
求出条纹间距。
(2)求出干涉条纹间距的平均值，求出双缝到屏的距离的平均值。
(3)将干涉条纹间距Δx、双缝间距(已知)、双缝到屏的距离d代入干涉条纹间距与波长的关系式求出光的波长。
(4)计算其他滤光片透过的光的波长。
四、数据处理
五、误差分析
(1)测双缝到屏的距离l带来的误差，可通过选用毫米刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差。
(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。
六、注意事项
1. 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：双缝不是竖直放置的。
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。
2. 注意事项
1）光源灯丝最好为线状灯丝。
2）不随意拆卸遮光筒、测量头等部件。
例题分析
七、例题分析
例1 在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节______，_______和______，______的中心均位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直并且互相平行。 当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺测出 n 条明纹间距离 a，则两条相邻明条纹间的距离 Δx =________，双缝到毛玻璃屏的距离 l 用________测量，用公式__________可以测出单色光的波长。
光源
滤光片
单缝
双缝
刻度尺
七、例题分析
例2 在用红光做光的干涉实验时，已知双缝间的距离为0.2×10-3m，测得双缝到屏的距离为0.700m，分划板中心刻线对齐第一级亮条纹中央时手轮读数为0.200×10-3m，第四级亮条纹所在位置为7.470×10-3m，求红光的波长。若改用蓝光做实验，其他条件不变，则干涉条纹宽度如何变化？
答案：6.922×10-7m 变小
解析：相邻条纹的间距为
根据 得
当改用频率更高的单色光做实验，其他不变，依据公式
那么波长变短，则干涉条纹的宽度变小。
七、例题分析
七、例题分析
例3 如图甲所示，是用双缝干涉测光的波长的实验装置示意图，其中A、B、C、D分别表示滤光片、单缝、双缝、光屏。图乙a是实验时用红色滤光片和缝间距d＝0.36 mm的双缝在光屏上得到的图样；图乙b是实验时用红色滤光片和缝间距d＝0.18 mm的双缝在光屏上得到的图样；图乙c是实验时用蓝色滤光片和双缝间距d＝0.36 mm的双缝在光屏上得到的图样，则
图乙
(1)比较图乙a和图乙b，可以说明______________________________________。
(2)比较图乙a和图乙c，可以说明________________________________。
(3)能进行上述比较的前提是做这三次实验时不改变______和______的位置(从“A”、“B”、“C”、“D”中选填)。
对相同色光，双缝间距减小，相邻条纹
间距增大
对相同双缝，光波长变短，相邻条纹间距减小
C
D
七、例题分析
例4 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＝3 mm。
(1)若测量红光的波长，应选用__________色的滤光片。实验时需要测定的物理量有_________________和_____________________。
(2)若测得双缝与光屏之间的距离为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条亮条纹的位置如图甲所示，观察第5条亮条纹的位置如图乙所示。则可求出红光的波长λ＝_______________ m。
绿
双缝与屏的距离l
条纹间距Δx
6.86×10-7 m
八、总结
谢谢！
4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长
学习目标
1、会根据干涉条纹的间距和光的波长之间的关系，确定测量光的波长的实验思路。
2、能设计实验方案并正确操作实验器材，得到明显的干涉条纹。
3、知道两种测量头的操作和读数规则，并获得数据。
4、对测量数据进行整理，得到波长的测量值。
导入
思考：
回顾双缝干涉条纹间距的表达式。
可见光的波长范围在780～400nm之间，如何利用双缝干涉进行测量？
内容讲解
一、实验思路
2. 原理：
1. 得到干涉条纹；
1）双缝到屏的距离 可以用刻度尺测出；
2）双缝的距离 d 可以在实验器材上直接读出；
3）Δx 使用目镜一侧的测量头测出的，读数方法类似于螺旋测微器；
为了减小误差，我们一般测量 个亮条纹间的距离 ，则 。
二、实验工具
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
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
三、实验步骤
1. 将光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上；
2. 接好光源，打开开关，使灯丝正常发光；
3. 调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏；
4. 安装双缝，使双缝与单缝的缝平行；
5. 在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹；
6. 测出l、d、 Δx ；
7. 代入公式 得到所测波长；
8. 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、实验步骤
(1)根据
求出条纹间距。
(2)求出干涉条纹间距的平均值，求出双缝到屏的距离的平均值。
(3)将干涉条纹间距Δx、双缝间距(已知)、双缝到屏的距离d代入干涉条纹间距与波长的关系式求出光的波长。
(4)计算其他滤光片透过的光的波长。
四、数据处理
五、误差分析
(1)测双缝到屏的距离l带来的误差，可通过选用毫米刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差。
(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。
六、注意事项
1. 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：双缝不是竖直放置的。
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。
2. 注意事项
1）光源灯丝最好为线状灯丝。
2）不随意拆卸遮光筒、测量头等部件。
例题分析
七、例题分析
例1 在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节______，_______和______，______的中心均位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直并且互相平行。 当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺测出 n 条明纹间距离 a，则两条相邻明条纹间的距离 Δx =________，双缝到毛玻璃屏的距离 l 用________测量，用公式__________可以测出单色光的波长。
光源
滤光片
单缝
双缝
刻度尺
七、例题分析
例2 在用红光做光的干涉实验时，已知双缝间的距离为0.2×10-3m，测得双缝到屏的距离为0.700m，分划板中心刻线对齐第一级亮条纹中央时手轮读数为0.200×10-3m，第四级亮条纹所在位置为7.470×10-3m，求红光的波长。若改用蓝光做实验，其他条件不变，则干涉条纹宽度如何变化？
答案：6.922×10-7m 变小
解析：相邻条纹的间距为
根据 得
当改用频率更高的单色光做实验，其他不变，依据公式
那么波长变短，则干涉条纹的宽度变小。
七、例题分析
七、例题分析
例3 如图甲所示，是用双缝干涉测光的波长的实验装置示意图，其中A、B、C、D分别表示滤光片、单缝、双缝、光屏。图乙a是实验时用红色滤光片和缝间距d＝0.36 mm的双缝在光屏上得到的图样；图乙b是实验时用红色滤光片和缝间距d＝0.18 mm的双缝在光屏上得到的图样；图乙c是实验时用蓝色滤光片和双缝间距d＝0.36 mm的双缝在光屏上得到的图样，则
图乙
(1)比较图乙a和图乙b，可以说明______________________________________。
(2)比较图乙a和图乙c，可以说明________________________________。
(3)能进行上述比较的前提是做这三次实验时不改变______和______的位置(从“A”、“B”、“C”、“D”中选填)。
对相同色光，双缝间距减小，相邻条纹
间距增大
对相同双缝，光波长变短，相邻条纹间距减小
C
D
七、例题分析
例4 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＝3 mm。
(1)若测量红光的波长，应选用__________色的滤光片。实验时需要测定的物理量有_________________和_____________________。
(2)若测得双缝与光屏之间的距离为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条亮条纹的位置如图甲所示，观察第5条亮条纹的位置如图乙所示。则可求出红光的波长λ＝_______________ m。
绿
双缝与屏的距离l
条纹间距Δx
6.86×10-7 m
八、总结
谢谢！