2022-2023學(xué)年粵教版（2019）選擇性必修第一冊(cè) 4.5用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)定光的波長 課件（28張PPT）

用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)定光的波長光源雙縫屏S1S2振動(dòng)加強(qiáng)的地方出現(xiàn)亮條紋光的雙縫干涉單縫獲得一個(gè)線光源(若是激光，可不用單縫)將同一束光分成兩束頻率相同且振動(dòng)情況完全一致的相干光．形成亮紋的條件：振動(dòng)減弱的地方出現(xiàn)暗條紋形成暗紋的條件：（k＝1，2…）光的雙縫干涉

雙縫屏

激光束d：雙縫間距(μm級(jí)別)

l：雙縫到屏的距離(cm)由于

d?l，運(yùn)用幾何知識(shí)，得則相鄰兩個(gè)亮/暗條紋間距為：由于

θ

很小(近軸)

，得則亮紋到中心的距離：以亮紋為例：θθ?r可見光的波長范圍在400～760nm之間思考：新課引入新課引入螺旋測(cè)微器的精確度為0.01mm，遠(yuǎn)大于可見光的波長范圍400～760nm如何測(cè)量單色光的波長？雙縫干涉實(shí)驗(yàn)2.原理：1.得到干涉條紋；實(shí)驗(yàn)思路d：雙縫間距

l：雙縫到屏的距離?x：相鄰明/暗紋間距條紋間距?xaa2a1測(cè)量?x時(shí)，要測(cè)量n個(gè)亮紋(或暗紋)中心間的距離a，此時(shí)間距數(shù)為n-1雙縫干涉儀（光具座、光源、透鏡、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭）實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)器材光具座：帶有刻度尺的底座，上方安裝光學(xué)元件實(shí)驗(yàn)器材光源：燈泡光源（最好為線狀燈絲）實(shí)驗(yàn)器材透鏡：使穿過單縫的光更加集中實(shí)驗(yàn)器材濾光片：裝在單縫前，使光成為單色光實(shí)驗(yàn)器材單縫：獲得線光源雙縫：獲得兩個(gè)相干光源實(shí)驗(yàn)器材遮光筒：防止外界光干擾實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)器材毛玻璃屏：在屏上觀察干涉條紋測(cè)量頭：類似于游標(biāo)卡尺或螺旋測(cè)微器實(shí)驗(yàn)器材測(cè)量頭：類似于游標(biāo)卡尺或螺旋測(cè)微器測(cè)量時(shí)：使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)亮條紋的中央分劃板中心刻線手輪刻度a2a1兩個(gè)測(cè)量條紋間的距離a=a2－a1實(shí)驗(yàn)器材測(cè)量頭：類似于游標(biāo)卡尺或螺旋測(cè)微器測(cè)量頭分兩種，一種是用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量，一種是螺旋測(cè)微器進(jìn)行測(cè)量，在移動(dòng)測(cè)量頭的過程中，十字線始終處于觀察視野中的中心位置。實(shí)驗(yàn)步驟1、先將光源、遮光筒依次放于光具座上，如圖所示，調(diào)整光源的高度，使它發(fā)出的一束光沿著遮光筒的軸線把屏照亮。實(shí)驗(yàn)步驟2、將透鏡、單縫和雙縫依次安裝在光具座上，使光源、單縫及雙縫三者的中心位于遮光筒的軸線上，并注意使雙縫與單縫相互平行，在遮光筒有光屏一端安裝測(cè)量頭，調(diào)整分劃板位置到分劃板中心刻線位于光屏中央。觀察白光和單色光的干涉條紋1、調(diào)節(jié)撥桿的位置，使單雙縫相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上，這時(shí)通過測(cè)量頭上的目鏡觀察干涉條紋。若干涉條紋不清晰，可繼續(xù)調(diào)節(jié)長桿直至干涉條紋清晰明亮。此時(shí)，在屏上就會(huì)看到白光的雙縫干涉圖樣。2、將紅色(或綠色)濾光片套在單縫前面，通過目鏡可看到單色光的雙縫干涉條紋。觀察白光和單色光的干涉條紋1、單色光的干涉圖樣：干涉條紋是等間距的明暗相間的單色條紋；2、白光的干涉圖樣：中央條紋是白色的，兩側(cè)是對(duì)稱的彩色條紋．且第一級(jí)亮條紋中，紅色在最外側(cè)。(1)白光是由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色組成的復(fù)色光，且從紅光到紫光波長逐漸變短．(2)各種色光都能形成明暗相間的條紋，都在中央條紋處形成亮條紋，從而復(fù)合成白色條紋．(3)兩側(cè)條紋間距與各色光的波長成正比，條紋不能完全重合，這樣便形成了彩色干涉條紋．原理干涉圖樣實(shí)驗(yàn)步驟3、轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線對(duì)齊某條亮紋的中央，記下手輪上的讀數(shù)a1；轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線移動(dòng)至另一條亮條紋的中央，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a2；并記下兩次測(cè)量的條紋數(shù)n。4、查看說明書中，雙縫到光屏的距離l以及雙縫間距d。6、換用不同的濾光片重復(fù)上述步驟。5、代入波長計(jì)算公式，求出單色光的波長。實(shí)驗(yàn)結(jié)果綠光參考波長范圍：492~577nm紅光參考波長范圍是：625~740nm綠光波長測(cè)量值517.86nm紅光波長測(cè)量值657.14nm1.常見問題1）看不到圖樣或圖樣較暗；2）干涉條紋是斜的；3）條紋不清晰。原因：雙縫不是豎直放置的。原因：單縫、雙縫的放置方向不平行。原因：光源、透鏡、遮光筒不共軸。2.注意事項(xiàng)1）測(cè)量頭的中心線刻度要對(duì)應(yīng)亮(或暗)紋的中心2）要多測(cè)幾個(gè)亮紋(或暗紋)中心間的距離，再求?x常見問題及注意事項(xiàng)習(xí)題講解EDB習(xí)題講解放置單縫、雙縫時(shí)，必須使縫平行單縫、雙縫間的距離要適當(dāng)習(xí)題講解無關(guān)AB習(xí)題講解精確度為0.1mm，A位置主尺讀數(shù):11mm，游標(biāo)尺讀數(shù):1×0.1mm＝0.1mm