4.4实验：用双缝干涉测量光的波长 课件—2021-2022学年高二上学期物理人教版（22张PPT）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—2021-2022学年高二上学期物理人教版（22张PPT）选择性必修第一册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-08-12 16:34:26 | ||
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文档简介
4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长
思考：牛顿用三棱镜把太阳光分成连续分布的七种色光，因此我们知道了单色光有七种不同的颜色，那么你知道它们的波长是怎样测出来的吗？
1.实验原理
相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是Δx＝?????dλ，则λ＝Δxd?????
已知双缝间距d，再测出双缝到屏的距离l和条纹间距Δx，就可以求得光波的波长。
?
d
△x
l
实验：用双缝干涉测量光的波长
2.实验器材
光源
透镜
双缝
遮光筒
目镜
毛玻璃
单缝
双缝干涉仪，即光具座、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、刻度尺等。
3.实验思路
光源发出的光经滤光片（装在单缝前）成为单色光把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。
遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹，并由 λ ＝d?????? ? x计算出光的波长。
?
光源
透镜
双缝
遮光筒
目镜
毛玻璃
单缝
透镜的作用是使射向单缝的光更集中。
视频：双缝干涉的实验装置
4.物理量的测量
根据λ＝Δxd?????可知，本实验需要测量的物理量
（1）双缝到屏的距离 l 可以用刻度尺测出；
（2）相邻两条亮条纹间的距离?x 需用测量头测出。为减小误差，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
?x =an?1?，则λ＝Δxd?????=ad（n?1）????
?
①测量头通常有两种如图甲、乙两种
都由分划板、目镜、手轮等构成。转动手轮，分划板会左右移动。
甲
乙
②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 ? x。
分划板中心刻线
（1）如图所示，在光具座上把各光学原件装配好。
（2）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。
5.进行实验
光源
透镜
双缝
遮光筒
目镜
毛玻璃
单缝
（3）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。
（4）做好以上调整后，观察屏上的白光干涉条纹的特点，然后，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
中央为白色，两侧为彩色条纹
（5）测量双缝到屏的距离 l，和相邻两条亮条纹间的距离? x。
视频：测量l和? x。
红光双缝间距0.36mm
红光双缝间距0.18mm
蓝光双缝间距0.36mm
（6）在单缝与光源之间放上不同的滤光片，看条纹的色彩、间距发生了什么变化。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}色光
X1/mm
Xn/mm
Δx/mm
波长λ/mm
红光
8.14
X5 =14.46
绿光
8.80
X7 =16.56
l=586mm d=0.25mm
6.数据分析
设计表格记录实验数据把测量结果记录在数据表格中，算出两次读数之差，求出相邻亮条纹(或暗条纹)的平均间距Δx,求出光的波长．
分析：由?x =an?1?可以求出相邻两个亮条纹间的距离Δx。最后，根据 λ＝Δxd?????算出波长。
?
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}色光
X1/mm
Xn/mm
Δx/mm
波长λ/mm
红光
8.14
X5 =14.46
绿光
8.80
X7 =16.56
l=586mm d=0.25mm
1.58
1.30
6.74×104
5.55×104
7.注意事项
（1）放置单缝和双缝时，必须使缝平行，且竖直放置。若干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行所致。
（2）要保证光源，滤光片，单缝，双缝和光屏的中心轴线在遮光筒的轴线上，若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。
（3）测量头的分划板的中心刻线与条纹的中心对齐。
（4）要多测几条亮条纹（暗条纹）中心的距离，再求△x。
例1.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中（实验装置如图），下列说法正确的是（ ）
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在
屏中心时，应放上单缝和双缝
B．为了减小测量误差，可用测量头测出n条
亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距Δx=an?
C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐
D．将滤光片放在单缝与双缝之间将改变实验结果
?
C
【答案】C
【详解】
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，A错误；
B．为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距Δx=an?1? B错误；
C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，C正确；
D．单缝可形成线光源，经滤光片成单色光，再到双缝，一分为二，形成相干光源，也能产生稳定干涉图样，D错误。
故选C。
?
变式训练：如图所示，某同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，调节后观察到光的干涉现象效果很好。若他对实验装置作了改动后，仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加。以下改动可能实现这个效果的是（ ）
A．仅将滤光片移至单缝和双缝之间
B．仅将单缝远离双缝移动少许
C．仅将单缝与双缝的位置互换
D．仅将红色滤光片换成绿色的滤光片
D
技法点拨：
能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，可知各条纹宽度减小。由
Δx＝?????dλ可判断。
?
用双缝干涉测量光的波长
实验原理：Δx＝?????dλ，则λ＝Δxd?????
?
相邻两条亮条纹间的距离? x
测量双缝到屏的距离 l
物理量的测量
进行实验：观察双缝干涉图样并测出波长
注意事项
数据分析
再见
思考：牛顿用三棱镜把太阳光分成连续分布的七种色光，因此我们知道了单色光有七种不同的颜色，那么你知道它们的波长是怎样测出来的吗？
1.实验原理
相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是Δx＝?????dλ，则λ＝Δxd?????
已知双缝间距d，再测出双缝到屏的距离l和条纹间距Δx，就可以求得光波的波长。
?
d
△x
l
实验：用双缝干涉测量光的波长
2.实验器材
光源
透镜
双缝
遮光筒
目镜
毛玻璃
单缝
双缝干涉仪，即光具座、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、刻度尺等。
3.实验思路
光源发出的光经滤光片（装在单缝前）成为单色光把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。
遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹，并由 λ ＝d?????? ? x计算出光的波长。
?
光源
透镜
双缝
遮光筒
目镜
毛玻璃
单缝
透镜的作用是使射向单缝的光更集中。
视频：双缝干涉的实验装置
4.物理量的测量
根据λ＝Δxd?????可知，本实验需要测量的物理量
（1）双缝到屏的距离 l 可以用刻度尺测出；
（2）相邻两条亮条纹间的距离?x 需用测量头测出。为减小误差，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
?x =an?1?，则λ＝Δxd?????=ad（n?1）????
?
①测量头通常有两种如图甲、乙两种
都由分划板、目镜、手轮等构成。转动手轮，分划板会左右移动。
甲
乙
②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 ? x。
分划板中心刻线
（1）如图所示，在光具座上把各光学原件装配好。
（2）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。
5.进行实验
光源
透镜
双缝
遮光筒
目镜
毛玻璃
单缝
（3）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。
（4）做好以上调整后，观察屏上的白光干涉条纹的特点，然后，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
中央为白色，两侧为彩色条纹
（5）测量双缝到屏的距离 l，和相邻两条亮条纹间的距离? x。
视频：测量l和? x。
红光双缝间距0.36mm
红光双缝间距0.18mm
蓝光双缝间距0.36mm
（6）在单缝与光源之间放上不同的滤光片，看条纹的色彩、间距发生了什么变化。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}色光
X1/mm
Xn/mm
Δx/mm
波长λ/mm
红光
8.14
X5 =14.46
绿光
8.80
X7 =16.56
l=586mm d=0.25mm
6.数据分析
设计表格记录实验数据把测量结果记录在数据表格中，算出两次读数之差，求出相邻亮条纹(或暗条纹)的平均间距Δx,求出光的波长．
分析：由?x =an?1?可以求出相邻两个亮条纹间的距离Δx。最后，根据 λ＝Δxd?????算出波长。
?
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}色光
X1/mm
Xn/mm
Δx/mm
波长λ/mm
红光
8.14
X5 =14.46
绿光
8.80
X7 =16.56
l=586mm d=0.25mm
1.58
1.30
6.74×104
5.55×104
7.注意事项
（1）放置单缝和双缝时，必须使缝平行，且竖直放置。若干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行所致。
（2）要保证光源，滤光片，单缝，双缝和光屏的中心轴线在遮光筒的轴线上，若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。
（3）测量头的分划板的中心刻线与条纹的中心对齐。
（4）要多测几条亮条纹（暗条纹）中心的距离，再求△x。
例1.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中（实验装置如图），下列说法正确的是（ ）
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在
屏中心时，应放上单缝和双缝
B．为了减小测量误差，可用测量头测出n条
亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距Δx=an?
C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐
D．将滤光片放在单缝与双缝之间将改变实验结果
?
C
【答案】C
【详解】
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，A错误；
B．为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距Δx=an?1? B错误；
C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，C正确；
D．单缝可形成线光源，经滤光片成单色光，再到双缝，一分为二，形成相干光源，也能产生稳定干涉图样，D错误。
故选C。
?
变式训练：如图所示，某同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，调节后观察到光的干涉现象效果很好。若他对实验装置作了改动后，仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加。以下改动可能实现这个效果的是（ ）
A．仅将滤光片移至单缝和双缝之间
B．仅将单缝远离双缝移动少许
C．仅将单缝与双缝的位置互换
D．仅将红色滤光片换成绿色的滤光片
D
技法点拨：
能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，可知各条纹宽度减小。由
Δx＝?????dλ可判断。
?
用双缝干涉测量光的波长
实验原理：Δx＝?????dλ，则λ＝Δxd?????
?
相邻两条亮条纹间的距离? x
测量双缝到屏的距离 l
物理量的测量
进行实验：观察双缝干涉图样并测出波长
注意事项
数据分析
再见