《2018-2019版高中物理 第五章 光的波動性 2 學(xué)生實驗：用雙縫干涉測量光的波長課件 教科版選修3-4.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019版高中物理 第五章 光的波動性 2 學(xué)生實驗：用雙縫干涉測量光的波長課件 教科版選修3-4.ppt（22頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、2 學(xué)生實驗：用雙縫干涉測量光的波長,第五章 光的波動性,[學(xué)習(xí)目標],1.了解用雙縫干涉測量光的波長的實驗原理. 2.掌握用雙縫干涉測波長的原理、操作、器材及注意事項. 3.觀察白光及單色光的干涉圖樣. 4.能夠利用雙縫干涉實驗測量單色光的波長.,內(nèi)容索引,,重點探究 啟迪思維 探究重點,達標檢測 檢測評價 達標過關(guān),重點探究,一、雙縫干涉條紋間距問題,[導(dǎo)學(xué)探究] 如圖1所示，兩縫間的距離為d，兩縫連線中點為O，兩縫連線的中垂線與屏的交點為P0，雙縫到屏的距離OP0＝l，屏上有一點P到兩縫的距離分別為r1和r2，用波長為λ的激光照射雙縫. 若屏上P點是中央亮條紋上側(cè)第k條亮條紋，P點到P0

2、點的距離滿足什么條件？請閱讀課本相關(guān)內(nèi)容，參照下圖，寫出推導(dǎo)過程.,答案,圖1,[知識深化] 雙縫干涉條紋間距的決定因素及關(guān)系式 (1)決定雙縫干涉條紋間距的關(guān)系式推導(dǎo) 如圖1所示，Δr＝r2－r1＝dsin θ，x＝ltan θ≈lsin θ，消去sin θ可得r2－r1＝ 又因為滿足條件r2－r1＝kλ是亮條紋，故得x＝ 相鄰兩亮條紋或暗條紋的中心間距為：Δx＝ (2)若雙縫到屏的距離用l表示，雙縫間的距離用d表示，相鄰兩條亮條紋間的距離用Δx表示，則入射光的波長為λ,例1 在用紅光做雙縫干涉實驗時，已知雙縫間的距離為0.5 mm，測得雙縫到光屏的距離為1.0 m，在光屏上第一條暗條

3、紋到第六條暗條紋間的距離為7.5 mm.則： (1)此紅光的頻率為多少？它在真空中的波長為多少？,答案,解析,答案 4.01014 Hz 7.510－7 m,(2)假如把整個裝置放入折射率為 的水中，這時屏上相鄰亮條紋的間距為多少？,答案,解析,答案 1.12510－3 m,二、實驗：用雙縫干涉測量光的波長,1.實驗原理 (1)觀察干涉圖樣：光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為單色光，單色光通過單縫后相當(dāng)于一個線光源，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，通過屏可以觀察到明暗相間的干涉條紋.如果用白光通過雙縫可以觀察到彩色條紋. (2)測量光的波長：由公式 可知，在雙縫干涉實驗中，d是雙縫間距，是已知的；l是雙縫

4、到屏的距離，可以測出.那么，只要測出相鄰兩亮條紋(或相鄰兩暗條紋)中心間距Δx，即可由公式 計算出單色光波長的大小.,2.實驗步驟(如圖2所示為安裝儀器示意圖),圖2,(1)把遮光管架在支架環(huán)上，其軸線與光具座的導(dǎo)軌基本平行. (2)在遮光管的一端裝上雙縫，并轉(zhuǎn)動雙縫座，使雙縫與水平面垂直.再裝好單縫管.,(3)讓燈泡燈絲及透鏡中心與單縫中心等高.燈絲與單縫之間的距離約為25 cm.點亮燈泡，上下或左右調(diào)節(jié)燈泡，使燈絲的放大像及縮小像均成在單縫中心. (4)在遮光管的另一端裝上測量頭.在單縫管上裝上撥桿，邊觀察，邊左右移動撥桿，以調(diào)節(jié)單縫與雙縫平行，直至看到白光的干涉條紋最清晰. (5)測

5、量單色光波長時，在單縫前面加上紅色或綠色濾光片即可看到紅黑相間或綠黑相間的干涉條紋，再調(diào)節(jié)目鏡，就能同時清晰地看到分劃線和干涉條紋，然后繞光軸轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃線與干涉條紋平行，固定好測量頭后即可進行測量.,(6)先移動測量頭上的手輪，把分劃線對準最左邊的一條干涉亮條紋或者暗條紋，并記下它在游標尺上的讀數(shù)x1，然后轉(zhuǎn)動手輪，把分劃線移向右邊，并對準第n條(一般n可取7左右)干涉亮條紋或暗條紋，這時游標尺的讀數(shù)為xn，則相鄰兩條亮條紋或暗條紋之間的距離為Δx 待測的光波波長為： 式中d為雙縫中心距離，其數(shù)值刻在雙縫座上，一塊為0.250 mm，另一塊為0.200 mm.l為雙縫至光屏(即分劃板)

6、之間的距離，當(dāng)遮光管未接長管時，l＝600 mm；當(dāng)遮光管接上長管后，l＝700 mm. (7)改變雙縫中心距離d，重復(fù)上面的步驟，再測一次.,3.注意事項 (1)單縫、雙縫應(yīng)相互平行，其中心大致位于遮光管的中心軸線上，雙縫到單縫的距離應(yīng)相等. (2)測雙縫到屏的距離l時用毫米刻度尺多次測量取平均值. (3)測量頭的中心刻線要對應(yīng)著亮條紋的中心. (4)測條紋間距Δx時，用測量頭測出n條亮條紋(或暗條紋)間的距離a，求出相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)間的距離Δx＝,4.誤差分析 實驗中的雙縫間距d是器材本身給出的，因此本實驗要注意Δx的測量.光波的波長很小，Δx的測量對波長的影響很大. Δx利用測

7、量頭測量.可利用“累積法”測n條亮條紋(或暗條紋)間的距離a，再求 并且采用多次測量求Δx的平均值的方法進一步減小誤差.,解析 濾光片E是從白光中選出單色紅光，單縫屏是獲取線光源，雙縫屏是獲得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上.所以排列順序為：C、E、D、B、A.,答案,解析,圖3,(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、_________、A.,例2 現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在如圖3所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長.,E、D、B,(2)本實驗的步驟有：

8、 ①取下遮光管左側(cè)的單縫和雙縫元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光管軸線把屏照亮； ②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光管的軸線上； ③用米尺測量雙縫到屏的距離； ④用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮條紋間的距離. 在操作步驟②時還應(yīng)注意_______________________________.,答案,解析,解析 在操作步驟②時還應(yīng)注意：放置單縫、雙縫時，必須使縫平行.,放置單縫、雙縫時，必須使縫平行,(3)將測量頭的分劃板中心刻線與某亮條紋中心對齊，將該亮條紋定為第1條亮條紋，此時手輪上的示數(shù)如圖4甲所示.然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第

9、6條亮條紋中心對齊，記下此時圖乙中手輪上的示數(shù)______ mm，求得相鄰亮條紋的間距Δx為________ mm.,答案,解析,解析 測量頭的讀數(shù)應(yīng)該先讀整數(shù)刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可動刻度，題圖乙讀數(shù)為13.870 mm，題圖甲讀數(shù)為2.320 mm，所以相鄰亮條紋間距Δx＝ ＝2.310 mm.,圖4,13.870 2.310,(4)已知雙縫間距d為2.010－4 m，測得雙縫到屏的距離l為0.700 m，由計算式λ＝________，求得所測紅光波長為________ nm.,答案,解析,解析 由條紋間距離公式 得： 代入數(shù)值得：λ＝6.61

10、0－7 m ＝6.6102 nm.,6.6102,達標檢測,1,2,1.(雙縫干涉條紋間距問題)在雙縫干涉實驗中，分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫，在雙縫后的屏幕上，紅光的相鄰干涉條紋間距Δx1與綠光的相鄰干涉條紋間距Δx2相比，Δx1___Δx2(填“＞”“＝”或“＜”).若實驗中紅光的波長為630 nm，雙縫與屏幕的距離為1.00 m，測得第1條到第6條亮條紋中心間的距離為10.5 mm，則雙縫之間的距離為______ mm.,答案,解析,＞,0.300,若測定紅光的波長，選用紅色的濾光片，實驗中測得雙縫與屏之間的距離為0.70 m，通過測量頭(與螺旋測微器原理相似，手輪轉(zhuǎn)動一周，分劃板前進或后退0.500 mm)觀察第1條亮條紋的位置如圖6甲所示，其讀數(shù)為_____ mm；觀察第5條亮條紋的位置如圖乙所示，其讀數(shù)為______ mm.則可求出紅光的波長λ＝___________m.,2.(實驗：用雙縫干涉測量光的波長)在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，裝置如圖5所示.雙縫間的距離d＝3 mm.,答案,解析,1,2,圖5,圖6,0,0.640,6.8610－7,解析 由測量頭的數(shù)據(jù)可知a1＝0，a2＝0.640 mm，,1,2,