第四章光第4节实验：用双缝干涉测量光的波长--人教版物理选择性必修一

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《选择性必修第一册》 第四章 光
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.对测量数据进行整理，得到波长的测量值。
目录
01
02
物理量的测量
实验思路
03
04
实验方案
数据分析
环节一：课堂引入
同学们，你见过最精密的尺子是什么？可能是千分尺，千分尺的精确度可以达到10-5m,你知道，可光的波长比这个还有小的很多，光的波长是怎样被测量出来的，你能根据之前学习过的知识设计实验方案吗？
环节二：实验思路
由双缝干涉亮（暗）纹间距的公式
由公式 可知，在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；l是双缝到屏的距离，可以测出，那么，只要测出相邻两明条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx，即可由公式 计算出入射光波长的大小。
环节三：物理量的测量
（一）实验器材
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
（二）物理量的测量
根据 可知，本实验需要测量的物理量是双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 （双缝间的距离 d 已知）。具体操作如下。
l 的测量：双缝到屏的距离 l 可以用刻度尺测出。
的测量：相邻两条亮条纹间的距离 需用测量头测出。测量头通常有两种（如图所示），但都由分划板、目镜、手轮等构成。
（二）物理量的测量
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条纹的中心对齐（如图所示），记下此时手轮上的读数。然后转动测量头，使分划板中心刻线与另一条纹的中心对齐，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 。
Δx
Δx
Δx
Δx
Δx
Δx
红光
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。例如，可测出 n 个亮条纹间的距离 a，再求出相邻两个亮条纹间的距离 。
第1条
第7条
（二）物理量的测量
小试牛刀
例题.用不同颜色的单色光做双缝干涉实验，在相同实验条件下得到蓝光和红光的干涉条纹，下列说法正确的是（ ）
A．题中所说的相同实验条件是指双缝间的距离d以及单缝到屏的距离L一定
B．红光和蓝光的干涉条纹间距不相同，红光的干涉条纹间距小
C．若用白光做该实验时，光屏的中央为彩色条纹，两边是白色条纹
D．单色光的双缝干涉原理，可认为是从缝隙通过的光波在屏上叠加形成的
D
（一）数据分析
设计表格记录实验数据。d 是已知的，l 和 n 条亮条纹间的距离 a 是直接测量值。
双缝干涉 d l x1 x2 a λ
d1= l1
l1
l2
d2= l1
l1
l2
环节四：数据分析
（二）误差分析
哪些因素会导致实验有误差？
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．
3．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．
（一）实验方案
请根据上述分析设计实验方案，并与其他同学交流？
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，如图所示：
滤光片
环节五：实验方案
（一）实验方案
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；
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：
（一）实验方案
（二）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．
某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹中心到第n条暗条纹中心之间的距离为，下列说法正确的是（　　）
A．中央亮纹最亮最宽
B．测得单色光的波长
C．将单缝向双缝靠近，干涉条纹宽度不变
D．将屏向远离双缝的方向移动，可以增加从目镜中观察到的条纹个数
小试牛刀
C
课堂小结
用双缝干涉测量光的波长
累积法测量ΔX,
观察：干涉图样
测量
操作：调共轴、平行
测l、d。
公式：
滤光片