教科選修學(xué)生實驗用雙縫干涉測光的波長PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1教科選修學(xué)生實驗用雙縫干涉測光的波教科選修學(xué)生實驗用雙縫干涉測光的波長長一、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康?觀察白光、單色光的干涉圖樣，測定單色光的波長觀察白光、單色光的干涉圖樣，測定單色光的波長二、實驗原理二、實驗原理 雙縫干涉條紋間距公式雙縫干涉條紋間距公式x三、實驗器材三、實驗器材 雙縫干涉儀雙縫干涉儀(由光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、由光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭組成遮光筒、毛玻璃屏、測量頭組成)、學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻、學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺度尺第1頁/共39頁四、實驗操作四、實驗操作1實驗步驟實驗步驟(1)觀察雙縫干涉圖樣觀察雙縫干涉圖樣 將光源、遮光筒

2、、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如圖圖 實實141所示所示圖實圖實141第2頁/共39頁接好光源，打開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光接好光源，打開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線到達光調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線到達光屏屏安裝單縫和雙縫，中心位于遮光筒的軸線上，使雙縫和單安裝單縫和雙縫，中心位于遮光筒的軸線上，使雙縫和單縫的縫平行，二者間距為幾個厘米，這時，可觀察到白光的縫的縫平行，二者間距為幾個厘米，這時，可觀察到白光的干涉條紋干涉條紋在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋在單縫和光源間放上濾光片，觀察

3、單色光的干涉條紋第3頁/共39頁(2)測定單色光的波長測定單色光的波長 安裝測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋安裝測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋 使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋的中央，記下手輪上使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋的中央，記下手輪上的的 讀數(shù)讀數(shù)a1，將該條紋記為第，將該條紋記為第1條亮紋；轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中條亮紋；轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中 心刻線移動至第心刻線移動至第n條亮條紋的中央，記下此時手輪上的讀條亮條紋的中央，記下此時手輪上的讀 數(shù)數(shù)a2. 用刻度尺測量雙縫到光屏間距離用刻度尺測量雙縫到光屏間距離l(d是已知的是已知的) 重復(fù)測量、計算，求出波長的平均值重復(fù)測量、計算，求

4、出波長的平均值 換用不同的濾光片，重復(fù)實驗換用不同的濾光片，重復(fù)實驗第4頁/共39頁XXXXXX第5頁/共39頁中中間間亮亮紋紋第第二二條條亮亮紋紋第第一一條條亮亮紋紋第第一一條條亮亮紋紋第第二二條條亮亮紋紋第第一一條條暗暗紋紋第第一一條條暗暗紋紋第第二二條條暗暗紋紋第第三三條條暗暗紋紋第第二二條條暗暗紋紋第第三三條條暗暗紋紋第6頁/共39頁第7頁/共39頁15205100202515圖（丙）第第 1 1 條條時讀數(shù)時讀數(shù)第第 4 4 條條時讀數(shù)時讀數(shù)1520510030354045圖（乙）螺旋測微器螺旋測微器測定單色光的波長測定單色光的波長第8頁/共39頁第9頁/共39頁第10頁/共39頁2

5、數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理(1)條紋間距的計算：條紋間距的計算：x(2)波長計算：波長計算：(3)計算多組數(shù)據(jù)，求計算多組數(shù)據(jù)，求的平均值的平均值或者或者 測出測出n個亮條紋間的舉例個亮條紋間的舉例a。就可以求出相。就可以求出相鄰兩個亮條紋的距離鄰兩個亮條紋的距離 1naxdlx lnad) 1( 再由再由得得第11頁/共39頁五、注意事項五、注意事項1雙縫干涉儀是比較精密的儀器，應(yīng)輕拿輕放，且注意雙縫干涉儀是比較精密的儀器，應(yīng)輕拿輕放，且注意 保養(yǎng)保養(yǎng)2安裝時，注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均安裝時，注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均 在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且間距適當(dāng)在

6、遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且間距適當(dāng)3光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近4照在光屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測照在光屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測 量頭與遮光筒不共軸所致；干涉條紋不清晰的一般原因是量頭與遮光筒不共軸所致；干涉條紋不清晰的一般原因是單單 縫與雙縫不平行所致，故應(yīng)正確調(diào)節(jié)縫與雙縫不平行所致，故應(yīng)正確調(diào)節(jié)第12頁/共39頁六、誤差分析六、誤差分析1雙縫到屏的距離雙縫到屏的距離l的測量存在誤差的測量存在誤差2測條紋間距測條紋間距x帶來的誤差：帶來的誤差：(1)干涉條紋沒有調(diào)整到最清晰的程度干涉條

7、紋沒有調(diào)整到最清晰的程度(2)誤認為誤認為x為亮為亮(暗暗)條紋的寬度條紋的寬度(3)分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于 條紋中心條紋中心(4)測量多條亮條紋間的距離時讀數(shù)不準確，此間距中的條測量多條亮條紋間的距離時讀數(shù)不準確，此間距中的條 紋數(shù)未數(shù)清紋數(shù)未數(shù)清第13頁/共39頁EBDCab典典 例例 分分 析析 一一 實驗儀器的選擇與使用實驗儀器的選擇與使用例例1:用雙縫干涉測光的波長用雙縫干涉測光的波長,實驗中采用雙縫干涉儀實驗中采用雙縫干涉儀,它包括以下元它包括以下元件件:A.白熾燈白熾燈 B.單縫片單縫片 C.光屏光屏 D.

8、雙縫雙縫 E.濾光片濾光片(其中雙縫和光屏連在遮光筒上其中雙縫和光屏連在遮光筒上)第14頁/共39頁lxd 第15頁/共39頁 (1)若測定紅光的波長若測定紅光的波長,應(yīng)選用應(yīng)選用_色的濾光片色的濾光片.實驗時實驗時需要測定的物理量有需要測定的物理量有:_和和_.紅紅雙縫到屏的距離雙縫到屏的距離Ln條亮條亮(或暗或暗)條紋的距離條紋的距離a第16頁/共39頁710-7 第17頁/共39頁373x,7 10 m.0.6500.163.5 10.163 103 100.70mmLx ddL x則由得第18頁/共39頁第19頁/共39頁第20頁/共39頁第21頁/共39頁第22頁/共39頁第23頁/

9、共39頁:,x,A.ld解析 由圖可知 乙圖的條紋寬度比甲圖條紋寬根據(jù)可知光乙的波長較大 故 選項正確答案答案:A第24頁/共39頁7:x,5 10 m.Lx ddL 解析 由代入數(shù)據(jù)得答案答案:B第25頁/共39頁第26頁/共39頁第27頁/共39頁第28頁/共39頁1.2501.7756.610-7解析解析:(1)圖乙中游標(biāo)卡尺是圖乙中游標(biāo)卡尺是20個分度個分度,精確度精確度0.05 mm,讀數(shù)為讀數(shù)為12 mm+0.0510=12.50 mm=1.250 cm.(2)圖丁中讀數(shù)為圖丁中讀數(shù)為17 mm+0.0515=1.775 cm 23773(1.775 1.250) 10 x,x6.

10、562 100.5 105 1m6.6 10 m1LddL 由可得第29頁/共39頁43第30頁/共39頁372,0.1 10 x.3.8 1x6.3 100m06.,LddmL由可以得出紅光的波長激光器發(fā)出的紅光的波長是激光器發(fā)出的紅光的波長是6.310-7 m.如果整個裝置放入水中如果整個裝置放入水中,激光器發(fā)出的紅光在水中的波長設(shè)激光器發(fā)出的紅光在水中的波長設(shè)為為,由光的特點可知由光的特點可知:光在傳播過程中光在傳播過程中,介質(zhì)發(fā)生變化介質(zhì)發(fā)生變化,波長和波長和波速發(fā)生改變波速發(fā)生改變,但頻率不變但頻率不變.第31頁/共39頁77372m4.7 10 m,6.3 10346.0 4.7 100.1,x2.8 10 m10cncvvnLmd 由此可知而則這時屏上條紋的間距是答案答案:見解析見解析.第32頁/共39頁第33頁/共39頁E D B 第34頁/共39頁單縫與雙縫的間距為單縫與雙縫的間距為5 cm10 cm 使單縫與雙縫相互平行使單縫與雙縫相互平行 第35頁/共39頁13.8702.310第36頁/共39頁dxl6.6102 第37頁/共39頁(3)螺旋測微器的讀數(shù)應(yīng)該：先讀整數(shù)刻度，然后看半刻度是否露出，螺旋測微器