人教版高中物理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教学课件（19页PPT）

(共19张PPT)
4.4实验：用双缝干涉测量光的波长
实验思路
图4.4-1为双缝干涉实验装置示意图。
物理量的测量
l 的测量 双缝到屏的距离 l 可以用刻度尺测出。
x 的测量 相邻两条亮条纹间的距离 x 需用测量头测出。测量头通常有两种 (图4.4-2)，但都由分划板、目镜、手轮等构成。
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 (图4.4-3)，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相邻亮条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数。两次读数之差表示这两条亮条纹间的距离 x。
进行实验
如图 4.4-1，实验前先取下双缝，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。然后放好单缝和双缝。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。
做好以上调整后，在单缝与光源之间放上滤光片就可以观察到单色光的双缝干涉图样 (图4.4-4)。
测量双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 x。
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。
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。
用光传感器做双缝干涉的实验
用光传感器可以更方便地演示双缝干涉现象。
图4.4-5 是实验装置图(实验在暗室中进行)。光源在铁架台的最上端，中间是刻有双缝的挡板，下面是光传感器。这个实验的光路是自上而下的。
图中带有白色狭长矩形的小盒是光传感器，沿矩形的长边分布着许多光敏单元。传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后在显示器上显示出来。
拓展
根据显示器上干涉图像的条纹间距，可以算出光的波长。
与图 4.4-4的方法相比，这种方法除了同样可以测量条纹间距外，它还可以方便、形象地展示亮条纹的分布，并能测出传感器上各点的光照强度。
1. 用如图4.4-1所示的实验装置观察双缝干涉图样，双缝之间的距离是0.2 mm，用的是绿色滤光片，从目镜中可以看到绿色干涉条纹。
(1)如果把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，相邻两条亮条纹中心的距离如何变化
课堂练习
(2)把绿色滤光片换成红色，相邻两条亮条纹中心的距离增大了。这说明哪种色光的波长较长
(3)如果改用间距为0.3 mm的双缝，相邻两条亮条纹中心的距离会有什么变化
2. 在用双缝干涉测量光的波长的实验中，为什么不直接测 x，而要通过测 n 条条纹的间距求出 x
解：通过测多个条纹间距求平均值可减小实验误差.
3. 某同学在用双缝干涉测量光的波长的实验中，已知两缝间的距离为0.3mm，以某种单色光照射双缝时，在离双缝1.2m远的屏上，用测量头测量条纹间的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图4.4-6甲所示；然后同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心
对齐，此时手轮上的示数如图4.4-6乙所示。
根据以上实验，测得的这种光的波长是多少