粤教版高中物理选择性必修第一册第四章光及其应用4.5用双缝干涉实验测定光的波长教学课件(共28张ppt)

(共28张PPT)
用双缝干涉实验测定光的波长
光源
双缝
屏
S1
S2
振动加强的地方出现亮条纹
光的双缝干涉
单缝
获得一个线光源 (若是激光，可不用单缝)
将同一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光．
形成亮纹的条件：
振动减弱的地方出现暗条纹
形成暗纹的条件：
（k ＝1，2…）
光的双缝干涉




双缝
屏

激光束
d：双缝间距(μm级别)
l：双缝到屏的距离(cm)
由于 d l ，运用几何知识，得
则相邻两个亮/暗条纹间距为：
由于 θ 很小(近轴) ，得
则亮纹到中心的距离：
以亮纹为例：
θ
θ
r
可见光的波长范围在400～760nm之间
思考：
新课引入
新课引入
螺旋测微器的精确度为0.01mm，
远大于可见光的波长范围400～760nm
如何测量单色光的波长？
双缝干涉实验
2. 原理：
1. 得到干涉条纹；
实验思路
d： 双缝间距
l：双缝到屏的距离
x：相邻明/暗纹间距
条纹间距
x
a
a2
a1
测量 x时，要测量n个亮纹(或暗纹)中心间的距离a，此时间距数为n-1
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）
实验装置
实验器材
光具座：带有刻度尺的底座，上方安装光学元件
实验器材
光源：灯泡光源（最好为线状灯丝）
实验器材
透镜：使穿过单缝的光更加集中
实验器材
滤光片：装在单缝前，使光成为单色光
实验器材
单缝：获得线光源
双缝：获得两个相干光源
实验器材
遮光筒： 防止外界光干扰实验
实验器材
毛玻璃屏：在屏上观察干涉条纹
测量头：类似于游标卡尺或螺旋测微器
实验器材
测量头：类似于游标卡尺或螺旋测微器
测量时：使分划板中心刻线对准亮条纹的中央
分划板
中心刻线
手轮
刻度
a2
a1
两个测量条纹间的距离 a=a2－a1
实验器材
测量头：类似于游标卡尺或螺旋测微器
测量头分两种，一种是用游标卡尺进行测量，一种是螺旋测微器进行测量，在移动测量头的过程中，十字线始终处于观察视野中的中心位置。
实验步骤
1、先将光源、遮光筒依次放于光具座上，如图所示，调整光源的高度，使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮。
实验步骤
2、将透镜、单缝和双缝依次安装在光具座上，使光源、单缝及双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上，并注意使双缝与单缝相互平行，在遮光筒有光屏一端安装测量头，调整分划板位置到分划板中心刻线位于光屏中央。
观察白光和单色光的干涉条纹
1、调节拨杆的位置，使单双缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时通过测量头上的目镜观察干涉条纹。若干涉条纹不清晰，可继续调节长杆直至干涉条纹清晰明亮。此时，在屏上就会看到白光的双缝干涉图样。
2、将红色(或绿色)滤光片套在单缝前面，通过目镜可看到单色光的双缝干涉条纹。
观察白光和单色光的干涉条纹
1、单色光的干涉图样：干涉条纹是等间距的明暗相间的单色条纹；
2、白光的干涉图样：中央条纹是白色的，两侧是对称的彩色条纹．且第一级亮条纹中，红色在最外侧。
(1)白光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的复色光，且从红光到紫光波长逐渐变短．
(2)各种色光都能形成明暗相间的条纹，都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹．
(3)两侧条纹间距与各色光的波长成正比，条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹．
原理
干涉图样
实验步骤
3、转动手轮，使分划板中心刻线对齐某条亮纹的中央，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一条亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2；并记下两次测量的条纹数n。
4、查看说明书中，双缝到光屏的距离l以及双缝间距d。
6、换用不同的滤光片重复上述步骤。
5、代入波长计算公式，求出单色光的波长。
实验结果
绿光参考波长范围：492~577nm
红光参考波长范围是：625~740nm
绿光波长测量值517.86nm
红光波长测量值657.14nm
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）测量头的中心线刻度要对应亮(或暗)纹的中心
2）要多测几个亮纹(或暗纹)中心间的距离，再求 x
常见问题及注意事项
习题讲解
E
D
B
习题讲解
放置单缝、双缝时，必须使缝平行
单缝、双缝间的距离要适当
习题讲解
无关
AB
习题讲解
精确度为0.1 mm，
A位置主尺读数:11 mm，
游标尺读数:
1×0.1 mm＝0.1 mm，
读数为
x1＝11 mm＋0.1 mm＝11.1 mm，
同理B位置读数为x2＝15.6 mm
习题讲解
1、增大双缝到屏的距离l
2、减小双缝间距d
3、改用波长较长的光
AB