【課件】實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長 2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

4.4實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長學(xué)習(xí)目標(biāo)1、會(huì)根據(jù)干涉條紋的間距和光的波長之間的關(guān)系，確定測(cè)量光的波長的實(shí)驗(yàn)思路。2、能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并正確操作實(shí)驗(yàn)器材，得到明顯的干涉條紋。3、知道兩種測(cè)量頭的操作和讀數(shù)規(guī)則，并獲得數(shù)據(jù)。4、對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，得到波長的測(cè)量值。導(dǎo)入思考：回顧雙縫干涉條紋間距的表達(dá)式?？梢姽獾牟ㄩL范圍在780～400nm之間，如何利用雙縫干涉進(jìn)行測(cè)量？?jī)?nèi)容講解一、實(shí)驗(yàn)思路2.原理：1.得到干涉條紋；1）雙縫到屏的距離??可以用刻度尺測(cè)出；2）雙縫的距離d可以在實(shí)驗(yàn)器材上直接讀出；3）Δx使用目鏡一側(cè)的測(cè)量頭測(cè)出的，讀數(shù)方法類似于螺旋測(cè)微器；為了減小誤差，我們一般測(cè)量??個(gè)亮條紋間的距離??，則。二、實(shí)驗(yàn)工具雙縫干涉儀（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）、刻度尺濾光片：裝在單縫前，使光成為單色光單縫：作為線光源雙縫：作為兩個(gè)相干光源毛玻璃屏：在屏上觀察干涉條紋三、實(shí)驗(yàn)步驟1.將光源、透鏡、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上；2.接好光源，打開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光；3.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(dá)光屏；4.安裝雙縫，使雙縫與單縫的縫平行；5.在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋；6.測(cè)出l、d、Δx

；7.代入公式得到所測(cè)波長；8.分別改變?yōu)V光片的顏色和雙縫的距離，觀察干涉條紋的變化，并求出相應(yīng)的波長。三、實(shí)驗(yàn)步驟(1)根據(jù)求出條紋間距。(2)求出干涉條紋間距的平均值，求出雙縫到屏的距離的平均值。(3)將干涉條紋間距Δx、雙縫間距(已知)、雙縫到屏的距離d代入干涉條紋間距與波長的關(guān)系式求出光的波長。(4)計(jì)算其他濾光片透過的光的波長。四、數(shù)據(jù)處理五、誤差分析(1)測(cè)雙縫到屏的距離l帶來的誤差，可通過選用毫米刻度尺，進(jìn)行多次測(cè)量求平均值的辦法減小誤差。(2)測(cè)條紋間距Δx帶來的誤差。①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。六、注意事項(xiàng)1.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：?jiǎn)慰p、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）光源燈絲最好為線狀燈絲。2）不隨意拆卸遮光筒、測(cè)量頭等部件。例題分析七、例題分析例1在利用雙縫干涉測(cè)定光波波長時(shí)，首先調(diào)節(jié)______，_______和______，______的中心均位于遮光筒的中心軸線上，并使單縫和雙縫豎直并且互相平行。

當(dāng)屏上出現(xiàn)了干涉圖樣后，用測(cè)量頭上的游標(biāo)卡尺測(cè)出

n條明紋間距離

a，則兩條相鄰明條紋間的距離Δx=________，雙縫到毛玻璃屏的距離

l用________測(cè)量，用公式__________可以測(cè)出單色光的波長。光源濾光片單縫雙縫刻度尺七、例題分析例2

在用紅光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，已知雙縫間的距離為0.2×10-3m，測(cè)得雙縫到屏的距離為0.700m，分劃板中心刻線對(duì)齊第一級(jí)亮條紋中央時(shí)手輪讀數(shù)為0.200×10-3m，第四級(jí)亮條紋所在位置為7.470×10-3m，求紅光的波長。若改用藍(lán)光做實(shí)驗(yàn)，其他條件不變，則干涉條紋寬度如何變化？答案：6.922×10-7m變小解析：相鄰條紋的間距為根據(jù)得當(dāng)改用頻率更高的單色光做實(shí)驗(yàn)，其他不變，依據(jù)公式那么波長變短，則干涉條紋的寬度變小。七、例題分析七、例題分析例3如圖甲所示，是用雙縫干涉測(cè)光的波長的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，其中A、B、C、D分別表示濾光片、單縫、雙縫、光屏。圖乙a是實(shí)驗(yàn)時(shí)用紅色濾光片和縫間距d＝0.36mm的雙縫在光屏上得到的圖樣；圖乙b是實(shí)驗(yàn)時(shí)用紅色濾光片和縫間距d＝0.18mm的雙縫在光屏上得到的圖樣；圖乙c是實(shí)驗(yàn)時(shí)用藍(lán)色濾光片和雙縫間距d＝0.36mm的雙縫在光屏上得到的圖樣，則圖乙(1)比較圖乙a和圖乙b，可以說明______________________________________。(2)比較圖乙a和圖乙c，可以說明________________________________。(3)能進(jìn)行上述比較的前提是做這三次實(shí)驗(yàn)時(shí)不改變______和______的位置(從“A”、“B”、“C”、“D”中選填)。對(duì)相同色光，雙縫間距減小，相鄰條紋間距增大對(duì)相同雙縫，光波長變短，相鄰條紋間距減小CD七、例題分析例4在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長”的實(shí)驗(yàn)中，裝置如圖所示。雙縫間的距離d＝3mm。(1)若測(cè)量紅光的波長，應(yīng)選用__________色的濾光片。實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)定的物理量有_________________和_____________________。(2)若測(cè)得雙縫與光屏之間的距離為0.70m，通過測(cè)量頭(與螺旋測(cè)微器原理相似，手輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周，分劃板前進(jìn)或