4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 课件（19张PPT）2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册
文档属性
| 名称 | 4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 课件（19张PPT）2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-10-07 10:10:05 | ||
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文档简介
实验:用双缝干涉测量光的波长
学习目标
1.掌握由 测光的波长的原理，并能测单色光波长。
2.观察单色光的双缝干涉图样，掌握测量头测量条纹间距的方法。
问题1:双缝干涉中相邻亮(暗)条纹中心间距公式？
(1)测双缝之间的距离d
(2)测缝与屏之间的距离L
(3)测相邻亮（暗）两条纹间的距离△x
问题2.计算波长需要测什么？
实验:用双缝干涉测量光的波长
一.实验原理
如图所示，相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2间距离d及双缝与屏的距离l满足关系式Δx＝dl/λ，因此，只要测出Δx、d、l即可测出波长λ
二.实验装置
毛玻璃屏
三.实验器材:光具座,光源,滤光片,单缝,双缝,遮光筒,毛玻璃屏,测量头,学生电源,导线,刻度尺,(或凸透镜)
测量头分类：
分划板(一块小板),目镜,螺旋测微器（或游标卡尺）,手轮(转动手轮时,分划板会左右移动)
游标卡尺式测量头
螺旋测微器式测量头
测量头结构：
测量头使用方法：
使分划板的中心刻线与第1条亮（或暗）条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数a1，然后转动手轮,使分划板中心刻线移动至第n条亮（或暗）条纹的中心对齐,再次记下手轮上的读数a2 .则相邻亮（或暗）条纹的中心间距为：
(1)将光源、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，使白炽灯正常发光。调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。(3)安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝的缝平行。
四.实验步骤
2.观察与记录(1)调单缝与双缝间距为5～10 cm时，观察白光的干涉条纹。(2)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。(3)调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n条相邻的亮条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数a2，则相邻两亮条纹间的距离Δx
(4)换用不同的滤光片，测量其他色光的波长。
2.使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮纹，则相邻两亮条纹间距：
测量头的读数
1.安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。
五、数据处理
六.注意事项
1.双缝干涉仪应轻拿轻放,不要随便拆解，记住仪器摆放顺序
2.滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去。
4.单缝、双缝平行且竖直，间距大约5～10 cm。
3.光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上
5.若出现在光屏上的光很弱（无条纹），由于不共轴所致
6.若干涉条纹不清晰，与单缝和双缝是否平行有很大关系
7.测量头在使用时应使中心刻度线对应着亮(暗)条纹的中心
8.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近。
7.误差分析1.双缝到屏的距离l的测量存在误差。2.测条纹间距Δx带来的误差如下：(1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度。(2)误认为Δx为亮(暗)条纹的宽度。(3)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。(4)测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清。
1.某同学利用如图甲所示的装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
(1)若想增加目镜中观察到的条纹个数，该同学可________。A.将单缝靠近双缝 B.将屏靠近双缝C.将屏远离双缝 D.使用间距更大的双缝(2)某次测量时，双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，当分划板的中心刻线对准第1条亮条纹的中心时读数x1＝2.310 mm，对准第5条亮条纹的中心时读数如图乙所示，则读数x2＝________mm，所测单色光的波长为________nm。
2.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图4所示。
(1)单缝宽度为h，双缝间距为d，双缝与屏距离为l，当采取下列四组数据中的哪一组时，可能在光屏上观察到清晰可辨的干涉条纹________(填正确答案标号)。A.h＝10 mm，d＝0.2 mm，l＝10 cmB.h＝10 mm，d＝10 mm，l＝80 cmC.h＝1 mm，d＝0.2 mm，l＝80 cmD.h＝1 mm，d＝10 mm，l＝10 cm(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图5所示，读数为________mm。
(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图6所示。则在这种情况下波长的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
(1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，________相当于另一个“缝”。(2)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h＝0.15 mm，单缝到光屏的距离D＝1.2 m，观测到第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78 mm，则该单色光的波长λ＝________m(结果保留1位有效数字)。(3)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离________。A.将平面镜稍向上移动一些B.将平面镜稍向右移动一些C.将光屏稍向右移动一些D.将光源由红色光改为绿色光
3.洛埃德提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示，单色光从单缝S射出，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是S′。
【例1】4.光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉实验装置，用以测量红光的波长。
(1)将白光光源C放在光具座最左端，
依次放置其他光学元件，由左到右，
表示各光学元件的字母排列顺序应C、______、_____、_____、A。
E
D
B
(2)本实验的步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮；
②按合理的顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；
③用刻度尺测量双缝到屏的距离；
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离。
在操作步骤②时还应注意______________________________________
和_______________________________。
放置单缝、双缝时，必须使缝平行
单缝、双缝间的距离要适当
（3）利用双缝干涉测定单色光波长时，第一次分划板中心刻线对齐A条纹中心(图甲)，游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻线对齐B条纹中心(图乙)，游标卡尺的示数如图丁所示。已知双缝间距为0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图丙中游标卡尺的示数为________mm，可得相邻两亮条纹的间距Δx＝________mm，所测单色光的波长为___________m。
11.4
1.35
6.75×10－7
学习目标
1.掌握由 测光的波长的原理，并能测单色光波长。
2.观察单色光的双缝干涉图样，掌握测量头测量条纹间距的方法。
问题1:双缝干涉中相邻亮(暗)条纹中心间距公式？
(1)测双缝之间的距离d
(2)测缝与屏之间的距离L
(3)测相邻亮（暗）两条纹间的距离△x
问题2.计算波长需要测什么？
实验:用双缝干涉测量光的波长
一.实验原理
如图所示，相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2间距离d及双缝与屏的距离l满足关系式Δx＝dl/λ，因此，只要测出Δx、d、l即可测出波长λ
二.实验装置
毛玻璃屏
三.实验器材:光具座,光源,滤光片,单缝,双缝,遮光筒,毛玻璃屏,测量头,学生电源,导线,刻度尺,(或凸透镜)
测量头分类：
分划板(一块小板),目镜,螺旋测微器（或游标卡尺）,手轮(转动手轮时,分划板会左右移动)
游标卡尺式测量头
螺旋测微器式测量头
测量头结构：
测量头使用方法：
使分划板的中心刻线与第1条亮（或暗）条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数a1，然后转动手轮,使分划板中心刻线移动至第n条亮（或暗）条纹的中心对齐,再次记下手轮上的读数a2 .则相邻亮（或暗）条纹的中心间距为：
(1)将光源、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，使白炽灯正常发光。调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。(3)安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝的缝平行。
四.实验步骤
2.观察与记录(1)调单缝与双缝间距为5～10 cm时，观察白光的干涉条纹。(2)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。(3)调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n条相邻的亮条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数a2，则相邻两亮条纹间的距离Δx
(4)换用不同的滤光片，测量其他色光的波长。
2.使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮纹，则相邻两亮条纹间距：
测量头的读数
1.安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。
五、数据处理
六.注意事项
1.双缝干涉仪应轻拿轻放,不要随便拆解，记住仪器摆放顺序
2.滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去。
4.单缝、双缝平行且竖直，间距大约5～10 cm。
3.光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上
5.若出现在光屏上的光很弱（无条纹），由于不共轴所致
6.若干涉条纹不清晰，与单缝和双缝是否平行有很大关系
7.测量头在使用时应使中心刻度线对应着亮(暗)条纹的中心
8.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近。
7.误差分析1.双缝到屏的距离l的测量存在误差。2.测条纹间距Δx带来的误差如下：(1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度。(2)误认为Δx为亮(暗)条纹的宽度。(3)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。(4)测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清。
1.某同学利用如图甲所示的装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
(1)若想增加目镜中观察到的条纹个数，该同学可________。A.将单缝靠近双缝 B.将屏靠近双缝C.将屏远离双缝 D.使用间距更大的双缝(2)某次测量时，双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，当分划板的中心刻线对准第1条亮条纹的中心时读数x1＝2.310 mm，对准第5条亮条纹的中心时读数如图乙所示，则读数x2＝________mm，所测单色光的波长为________nm。
2.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图4所示。
(1)单缝宽度为h，双缝间距为d，双缝与屏距离为l，当采取下列四组数据中的哪一组时，可能在光屏上观察到清晰可辨的干涉条纹________(填正确答案标号)。A.h＝10 mm，d＝0.2 mm，l＝10 cmB.h＝10 mm，d＝10 mm，l＝80 cmC.h＝1 mm，d＝0.2 mm，l＝80 cmD.h＝1 mm，d＝10 mm，l＝10 cm(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图5所示，读数为________mm。
(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图6所示。则在这种情况下波长的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
(1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，________相当于另一个“缝”。(2)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h＝0.15 mm，单缝到光屏的距离D＝1.2 m，观测到第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78 mm，则该单色光的波长λ＝________m(结果保留1位有效数字)。(3)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离________。A.将平面镜稍向上移动一些B.将平面镜稍向右移动一些C.将光屏稍向右移动一些D.将光源由红色光改为绿色光
3.洛埃德提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示，单色光从单缝S射出，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是S′。
【例1】4.光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉实验装置，用以测量红光的波长。
(1)将白光光源C放在光具座最左端，
依次放置其他光学元件，由左到右，
表示各光学元件的字母排列顺序应C、______、_____、_____、A。
E
D
B
(2)本实验的步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮；
②按合理的顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；
③用刻度尺测量双缝到屏的距离；
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离。
在操作步骤②时还应注意______________________________________
和_______________________________。
放置单缝、双缝时，必须使缝平行
单缝、双缝间的距离要适当
（3）利用双缝干涉测定单色光波长时，第一次分划板中心刻线对齐A条纹中心(图甲)，游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻线对齐B条纹中心(图乙)，游标卡尺的示数如图丁所示。已知双缝间距为0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图丙中游标卡尺的示数为________mm，可得相邻两亮条纹的间距Δx＝________mm，所测单色光的波长为___________m。
11.4
1.35
6.75×10－7