第四節(jié)　實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測量光的波長

1、1第四節(jié)實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測量光的波長第四節(jié)實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測量光的波長2課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破課堂互動講練課堂互動講練課標(biāo)定位課標(biāo)定位知能優(yōu)化訓(xùn)練知能優(yōu)化訓(xùn)練第四節(jié)實(shí)驗(yàn)：用雙第四節(jié)實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測量光的波長縫干涉測量光的波長3課標(biāo)定位課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握用雙縫干涉測量光的波長的實(shí)掌握用雙縫干涉測量光的波長的實(shí)驗(yàn)原理并會測量單色光的波長驗(yàn)原理并會測量單色光的波長2會推導(dǎo)亮條紋會推導(dǎo)亮條紋(或暗條紋或暗條紋)的間距公式的間距公式重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)難點(diǎn)：1.測單色光的波長的實(shí)驗(yàn)原理測單色光的波長的實(shí)驗(yàn)原理2根據(jù)測量的數(shù)據(jù)計(jì)算波長根據(jù)測量的數(shù)據(jù)計(jì)算波長4課前自主

2、學(xué)案課前自主學(xué)案一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件2觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣3測定單色光的波長測定單色光的波長二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理1相鄰亮紋相鄰亮紋(或暗紋或暗紋)間的距離間的距離x與入射光波長與入射光波長之間的定量關(guān)系之間的定量關(guān)系5如圖如圖1341所示，雙縫間距所示，雙縫間距d，雙縫到屏的距，雙縫到屏的距離離l.雙縫雙縫S1、S2的連線的中垂線與屏的交點(diǎn)為的連線的中垂線與屏的交點(diǎn)為P0.對屏上與對屏上與P0距離為距離為x的一點(diǎn)的一點(diǎn)P，兩縫與，兩縫與P的距離的距離PS1r1，PS2r2.在線段在

3、線段PS2上作上作PMPS1，則則S2Mr2r1，因，因dl，所以三角形，所以三角形S1S2M可可看做直角三角形看做直角三角形圖圖1341672觀察雙縫干涉圖樣觀察雙縫干涉圖樣光源發(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)于線光源，經(jīng)雙縫后產(chǎn)生穩(wěn)定的過單縫后相當(dāng)于線光源，經(jīng)雙縫后產(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條紋，如果用白光通過雙縫可以觀察到_條紋條紋彩色彩色89轉(zhuǎn)動手輪，分劃板會左、右移動測量時，應(yīng)轉(zhuǎn)動手輪，分劃板會左、右移動測量時，應(yīng)使分劃板使分劃板_

4、對齊某亮條紋對齊某亮條紋(或暗或暗條紋條紋)的中心的中心(如圖乙所示如圖乙所示)，記下此時手輪上的，記下此時手輪上的讀數(shù)讀數(shù)a1，轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板向一側(cè)移動，當(dāng)，轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板向一側(cè)移動，當(dāng)分劃板中心刻線對齊另一相鄰的亮條紋分劃板中心刻線對齊另一相鄰的亮條紋(或暗條或暗條紋紋)中心時，記下手輪上的讀數(shù)中心時，記下手輪上的讀數(shù)a2，兩次讀數(shù)之，兩次讀數(shù)之差就是相鄰兩亮條紋差就是相鄰兩亮條紋(或暗條紋或暗條紋)間的距離，即間的距離，即x|a1a2|.中心刻線中心刻線10圖圖134211三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材雙縫干涉儀，即光具座、光源、單縫、雙縫、濾雙縫干涉儀，即光具座、光源、單縫、雙縫、濾

5、光片光片(紅、綠色各一片紅、綠色各一片)、遮光筒、毛玻璃屏、測量、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭頭(目鏡、游標(biāo)尺、分劃板、滑塊、手輪目鏡、游標(biāo)尺、分劃板、滑塊、手輪)，另外還，另外還有學(xué)生電源、導(dǎo)線、米尺有學(xué)生電源、導(dǎo)線、米尺四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟1按圖按圖1343所示安裝儀器所示安裝儀器圖圖1343122將光源中心、單縫中心、雙縫中心調(diào)節(jié)在遮光將光源中心、單縫中心、雙縫中心調(diào)節(jié)在遮光筒的中心軸線上筒的中心軸線上3使光源發(fā)光，在光源和單縫之間加紅使光源發(fā)光，在光源和單縫之間加紅(或綠或綠)色色濾光片，讓光通過單縫后的條形光斑恰好落在雙濾光片，讓光通過單縫后的條形光斑恰好落在雙縫上，通過遮光筒上的測

6、量頭，仔細(xì)調(diào)節(jié)目鏡焦縫上，通過遮光筒上的測量頭，仔細(xì)調(diào)節(jié)目鏡焦距觀察單色光的干涉條紋，撤去濾光片，觀察白距觀察單色光的干涉條紋，撤去濾光片，觀察白光的干涉條紋光的干涉條紋(彩色條紋彩色條紋)134加裝濾光片，通過目鏡觀察單色光的干涉條加裝濾光片，通過目鏡觀察單色光的干涉條紋，同時調(diào)節(jié)手輪，使分劃板的中心刻線對齊紋，同時調(diào)節(jié)手輪，使分劃板的中心刻線對齊某一條紋的中心，記下手輪的讀數(shù)，然后繼續(xù)某一條紋的中心，記下手輪的讀數(shù)，然后繼續(xù)轉(zhuǎn)動使分劃板移動，直到分劃板的中心刻線對轉(zhuǎn)動使分劃板移動，直到分劃板的中心刻線對齊另一條紋中心，記下此時手輪讀數(shù)和移過分齊另一條紋中心，記下此時手輪讀數(shù)和移過分劃板中心

7、刻度線的條紋數(shù)劃板中心刻度線的條紋數(shù)n.1415核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破一、注意事項(xiàng)一、注意事項(xiàng)1放置單縫和雙縫時，必須使縫平行放置單縫和雙縫時，必須使縫平行2要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一條軸線上心在同一條軸線上3測量頭的中心刻線要對應(yīng)著亮測量頭的中心刻線要對應(yīng)著亮(或暗或暗)紋的中紋的中心心4要多測幾個亮紋要多測幾個亮紋(或暗紋或暗紋)中心間的距離，再求中心間的距離，再求x.5調(diào)節(jié)的基本依據(jù)是：照在像屏上的光很弱，主調(diào)節(jié)的基本依據(jù)是：照在像屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫、測量頭與遮光筒不共要原因是燈絲與單縫、雙縫、測量頭與

8、遮光筒不共軸所致；干涉條紋不清晰一般是因?yàn)閱慰p與雙縫不軸所致；干涉條紋不清晰一般是因?yàn)閱慰p與雙縫不平行平行16二、誤差分析二、誤差分析1(1)測雙縫到屏的距離測雙縫到屏的距離l帶來的誤差，可通過帶來的誤差，可通過選用選用mm刻度尺，進(jìn)行多次測量求平均值的辦法刻度尺，進(jìn)行多次測量求平均值的辦法減小誤差減小誤差(2)通過測量多條亮條紋間的距離來減小測量誤通過測量多條亮條紋間的距離來減小測量誤差差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)到最清晰的程度干涉條紋沒有調(diào)到最清晰的程度(2)分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒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

9、有恰好位于條紋中心(3)測量多條亮條紋間距離時讀數(shù)不準(zhǔn)確測量多條亮條紋間距離時讀數(shù)不準(zhǔn)確17課堂互動講練課堂互動講練對實(shí)驗(yàn)器材的考查對實(shí)驗(yàn)器材的考查 (2011年黃岡高二期中年黃岡高二期中)如圖如圖1344所示，所示，在在“用雙縫干涉測光的波長用雙縫干涉測光的波長”的實(shí)驗(yàn)中，光具座的實(shí)驗(yàn)中，光具座上放置的光學(xué)元件有光源、遮光筒和其他元件，上放置的光學(xué)元件有光源、遮光筒和其他元件，其中其中a、b、c、d各裝置的名稱依次是下列選項(xiàng)中各裝置的名稱依次是下列選項(xiàng)中的的_圖圖134418Aa單縫、單縫、b濾光片、濾光片、c雙縫、雙縫、d光屏光屏Ba單縫、單縫、b雙縫、雙縫、c濾光片、濾光片、d光屏光屏C

10、a濾光片、濾光片、b單縫、單縫、c雙縫、雙縫、d光屏光屏Da濾光片、濾光片、b雙縫、雙縫、c單縫、單縫、d光屏光屏對于某種單色光，為增加相鄰亮紋對于某種單色光，為增加相鄰亮紋(或暗紋或暗紋)之之間的距離，可采用的方法是間的距離，可采用的方法是(任寫一種方法任寫一種方法) _19【答案答案】C增加雙縫到屏的距離，也可以減增加雙縫到屏的距離，也可以減小雙縫間距小雙縫間距20在用雙縫干涉測光的波長實(shí)驗(yàn)中，在用雙縫干涉測光的波長實(shí)驗(yàn)中，將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀按要求安裝在光具座上將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀按要求安裝在光具座上(如圖如圖1345甲甲)，并選用縫間距，并選用縫間距d0.20 mm的雙縫的雙縫屏從儀器注明的規(guī)

11、格可知，像屏與雙縫屏間屏從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離的距離L700 mm.然后，接通電源使光源正常然后，接通電源使光源正常工作工作對儀器讀數(shù)及實(shí)驗(yàn)原理的考查對儀器讀數(shù)及實(shí)驗(yàn)原理的考查21圖圖134522(1)已知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上已知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有有50分度某同學(xué)調(diào)整手輪后，從測量頭的目分度某同學(xué)調(diào)整手輪后，從測量頭的目鏡看去，第一次映入眼簾的干涉條紋如圖乙鏡看去，第一次映入眼簾的干涉條紋如圖乙(a)所示，圖乙所示，圖乙(a)中的數(shù)字是該同學(xué)給各暗紋的編中的數(shù)字是該同學(xué)給各暗紋的編號，此時圖乙號，此時圖乙(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x11.16 mm；接著再轉(zhuǎn)動手輪，映入眼簾的干涉條紋如；接著再轉(zhuǎn)動