廣西專(zhuān)版新教材高中物理第4章光4實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)課件新人教版選擇性必修第一冊(cè)

1、4實(shí)驗(yàn):用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)探究突破隨 堂 訓(xùn) 練實(shí)驗(yàn)探究方案梳理實(shí)驗(yàn)探究方案梳理實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解光產(chǎn)生穩(wěn)定干涉圖樣的條件。2.觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣。3.掌握用公式 測(cè)定波長(zhǎng)的方法。4.會(huì)用測(cè)量頭測(cè)量條紋間距離。實(shí)驗(yàn)原理1.測(cè)量原理。2.測(cè)量x的方法。測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成,如圖甲所示,測(cè)量時(shí)先轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,讓分劃板中心刻線與干涉條紋平行,然后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板向左(或向右)移動(dòng)至分劃板的中心刻線與條紋的中心對(duì)齊,記下此時(shí)讀數(shù),再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,用同樣的方法測(cè)出n個(gè)亮條紋間的距離a,則可求出相鄰兩亮條紋間的距離實(shí)驗(yàn)器材雙縫干涉儀(包括光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光

2、筒、光屏及測(cè)量頭,其中測(cè)量頭又包括分劃板、目鏡、手輪等)、學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺。實(shí)驗(yàn)步驟1.按圖所示安裝儀器。2.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。3.使光源發(fā)光,在光源和單縫之間加紅(綠)色濾光片,讓通過(guò)后的條形光斑恰好落在雙縫上,通過(guò)遮光筒上的測(cè)量頭,仔細(xì)調(diào)節(jié)目鏡,觀察單色光的干涉條紋,撤去濾光片,觀察白光的干涉條紋(彩色條紋)。4.加裝濾光片,通過(guò)目鏡觀察單色光的干涉條紋,同時(shí)調(diào)節(jié)手輪,分劃板的中心刻線對(duì)齊某一條紋的中心,記下手輪的讀數(shù),然后繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)使分劃板移動(dòng),直到分劃板的中心刻線對(duì)齊另一條紋中心,記下此時(shí)手輪讀數(shù)和移過(guò)分劃板中心刻線的條紋數(shù)n。6.換用另一濾光

3、片,重復(fù)步驟3、4、5,并求出相應(yīng)的波長(zhǎng)。數(shù)據(jù)處理1.單縫、雙縫應(yīng)相互平行,其中心大致位于遮光筒的軸線上,雙縫到單縫距離應(yīng)相等。2.測(cè)雙縫到屏的距離l可用刻度尺測(cè)多次取平均值。3.測(cè)條紋間距x時(shí),用測(cè)量頭測(cè)出n條亮(暗)條紋間的距離a,求出相鄰的兩條亮(暗)條紋間的距離注意事項(xiàng)1.放置單縫和雙縫時(shí),必須使縫平行。2.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。3.測(cè)量頭的中心刻線要對(duì)著亮(或暗)條紋的中心。4.要多測(cè)幾條亮條紋(或暗條紋)中心間的距離,再求x。5.照在像屏上的光很弱,主要原因是燈絲與單縫、雙縫、測(cè)量頭與遮光筒不共軸所致,干涉條紋不清晰一般是因?yàn)閱慰p與雙縫不平行。誤

4、差分析1.測(cè)雙縫到屏的距離l帶來(lái)的誤差,可通過(guò)選用毫米刻度尺,進(jìn)行多次測(cè)量求平均值的辦法減小相對(duì)誤差。2.測(cè)條紋間距x帶來(lái)的誤差。(1)干涉條紋沒(méi)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(méi)有恰好位于條紋中心。(3)測(cè)量多條亮條紋間距離時(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)確。(4)利用“累積法”測(cè)n條亮紋間距,再求 ,并且采用多次測(cè)量求x的平均值的方法進(jìn)一步減小誤差。實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)探究突破熱點(diǎn)1 實(shí)驗(yàn)原理與操作典例剖析現(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,要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置,用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng)。(1)將白光光源C放在光具座最左端,依次放置

5、其他光學(xué)元件,由左到右,表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、A。(2)本實(shí)驗(yàn)的步驟如下。取下遮光筒左側(cè)的元件,調(diào)節(jié)光源高度,使光束能沿遮光筒的軸線把屏照亮;按合理的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筒的軸線上;用刻度尺測(cè)量雙縫到屏的距離;用測(cè)量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器)測(cè)量數(shù)條亮條紋間的距離。在操作步驟時(shí)還應(yīng)注意、。答案:(1)EDB(2)放置單縫、雙縫時(shí),必須使縫平行單縫、雙縫間的距離要適當(dāng)解析:(1)濾光片E可以從白光中選出單色紅光,單縫D獲得線光源,雙縫B獲得相干光源,最后成像在毛玻璃屏A上。所以排列順序?yàn)镃、E、D、B、A。易錯(cuò)警示學(xué)以致用在用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)實(shí)

6、驗(yàn)中,光具座上放置的光學(xué)元件依次為光源、透鏡、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、目鏡,如圖所示。(1)M、N、P三個(gè)光學(xué)元件依次為。A.濾光片、單縫、雙縫B.單縫、濾光片、雙縫C.單縫、雙縫、濾光片D.濾光片、雙縫、單縫(2)對(duì)于某種單色光,為增加相鄰亮紋(暗紋)間的距離,可采取的方法有。A.減小雙縫間距離B.增大雙縫間距離C.減小雙縫到屏的距離D.增大雙縫到屏的距離(3)如果測(cè)得雙縫與屏的距離為l,雙縫間距為d,相鄰兩條亮紋中心間的距離為x,寫(xiě)出計(jì)算波長(zhǎng)的表達(dá)式為。答案:(1)A(2)AD 熱點(diǎn)2 數(shù)據(jù)處理與誤差分析典例剖析在用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。(1)以線狀白熾燈為光

7、源,對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了調(diào)節(jié)并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后,總結(jié)出以下幾點(diǎn)。A.單縫和雙縫必須平行放置B.干涉條紋與雙縫垂直C.干涉條紋疏密程度與雙縫間距離有關(guān)D.干涉條紋間距與光的波長(zhǎng)有關(guān)以上幾點(diǎn)正確的是。(2)當(dāng)測(cè)量頭中的分劃板中心刻線對(duì)齊某條刻度線時(shí),手輪上的示數(shù)如圖乙所示,該讀數(shù)為 mm。(3)如果測(cè)量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上,如圖丙所示,則在這種情況下測(cè)量干涉條紋的間距x時(shí),測(cè)量值(選填“大于”“小于”或“等于”)實(shí)際值。答案:(1)ACD(2)0.705(3)大于解析:(1)實(shí)驗(yàn)中,單縫和雙縫必須平行放置,故選項(xiàng)A正確;干涉條紋與雙縫平行,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)干涉條紋的間距公式 知

8、,干涉條紋疏密程度及間距與雙縫間距離、波長(zhǎng)有關(guān),故選項(xiàng)C、D正確。(2)讀數(shù)為0.5 mm+0.01 mm20.5=0.705 mm。(3)如果測(cè)量頭中的分劃板中心刻度線與干涉條紋不在同一方向上,條紋間距x測(cè)量值偏大。學(xué)以致用利用雙縫干涉測(cè)定光的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)中,雙縫間距d=0.4 mm,雙縫到光屏的距離l=0.5 m,用某種單色光照射雙縫得到干涉條紋如圖所示,分劃板在圖中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)也如圖中所示。(1)分劃板在圖中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)xA=11.1 mm,xB= mm,相鄰兩條紋間距x= mm。(2)波長(zhǎng)的表達(dá)式=(用x、l、d表示),該單色光的波長(zhǎng)= m。(3)若改用頻率較高的單

9、色光照射,得到的干涉條紋間距將(選填“變大”“不變”或“變小”)。答案:(1)15.60.75(2) 6.010-7(3)變小隨 堂 訓(xùn) 練1.用圖甲所示裝置測(cè)量某單色光的波長(zhǎng)時(shí),所得圖樣如圖乙所示,調(diào)節(jié)儀器使分劃板的中心刻線對(duì)準(zhǔn)一條亮條紋A的中心,測(cè)量頭卡尺的示數(shù)為11.4 mm,移動(dòng)手輪使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)另一條亮條紋B的中心,測(cè)量頭卡尺的示數(shù)為15.2 mm。已知雙縫擋板與光屏間距為0.4 m,雙縫相距0.1 mm,則所測(cè)單色光的波長(zhǎng)為()甲 乙A.2.3810-7 mB.2.3810-9 mC.9.510-7 mD.9.510-9 m答案:C2.(多選)用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置

10、如圖所示,調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置使屏上可以接收到清晰的干涉條紋。關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是()A.若將濾光片向右平移一小段距離,光屏上相鄰兩條明紋中心的距離增大B.若將光屏向右平移一小段距離,光屏上相鄰兩條暗紋中心的距離增大C.若將雙縫間的距離d減小,光屏上相鄰兩條暗紋中心的距離增大D.若將濾光片由綠色換成藍(lán)色,光屏上相鄰兩條暗紋中心的距離增大答案:BC3.利用雙縫干涉測(cè)定單色光波長(zhǎng),某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí),第一次分劃板中心刻度對(duì)齊A條紋中心時(shí)(圖甲),游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丙所示,第二次分劃板中心刻度對(duì)齊B條紋中心時(shí)(圖乙),游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丁所示,已知雙縫間距為0.5 mm,從雙縫到屏的距離為1 m。則

11、圖丙中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為 mm,圖丁游標(biāo)卡尺的示數(shù)為 mm。在實(shí)驗(yàn)中,所測(cè)單色光的波長(zhǎng)為 m。答案:11.416.86.7510-7 解析:根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法,可讀出題圖丙的示數(shù)為11.4 mm;4.在用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)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,如圖甲所示。已知雙縫間的距離為d,在距離雙縫l處的屏上,用測(cè)量頭測(cè)量條紋間寬度。甲 (1)將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對(duì)齊,將該亮紋定為第1條亮紋,此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖乙所示;然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對(duì)齊,記下此時(shí)如圖丙所示的手輪上的示數(shù)為 mm,求得相鄰亮紋的間距x為 mm。(2)波長(zhǎng)的表達(dá)式=(用x、l、d表示)。(3)若改用頻率較高的單色光照射,得到的干涉條紋間距將(選填“變大”“不變”或“變小”)。(4)圖丁為上述實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。S為單縫,S