物理（教科版選修34）課件第5章第2節(jié)實(shí)驗(yàn)用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)

第一部分第五章光的波動(dòng)性第二節(jié)實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)一、實(shí)驗(yàn)原理兩個(gè)相鄰的亮條紋或暗條紋的中心間距是Δx＝lλ/d.測(cè)波長(zhǎng)為：λ＝d·Δx/l，式中d為_(kāi)_________、l為_(kāi)________________、Δx為_(kāi)_____________________________．二、實(shí)驗(yàn)器材雙縫干涉儀，共包括：_______、光源、學(xué)生電源、導(dǎo)線、濾光片、______、______、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭、刻度尺．用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)雙縫間距雙縫到光屏的距離兩相鄰亮條紋或暗條紋的中心間距光具座單縫雙縫三、實(shí)驗(yàn)步驟1．觀察雙縫干涉圖樣(1)將______、__________、毛________依次安放在光具座上．如圖所示．光源遮光筒玻璃屏(2)接好光源，打開(kāi)開(kāi)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)出的光能沿軸線射到光屏上．(4)安裝雙縫和單縫，中心大致位于遮光筒的中心_____上，使雙縫與單縫的縫______，二者間距約5cm～10cm，這時(shí)，可觀察白光的干涉條紋．(5)在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋．軸線平行2．測(cè)定單色光的波長(zhǎng)(1)安裝測(cè)量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋．(2)使分劃板的中心刻線對(duì)齊___________的中心時(shí)，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____________的中心時(shí)，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a2；并記下兩次測(cè)量時(shí)移過(guò)的條紋數(shù)n，則相鄰兩亮條紋間距____________________.某亮條紋另一亮條紋(3)用刻度尺測(cè)量__________________l(d是已知的)．(4)重復(fù)測(cè)量、計(jì)算，求出波長(zhǎng)的平均值．(5)換用不同濾光片，重復(fù)實(shí)驗(yàn)．雙縫到光屏間的距離四、注意事項(xiàng)1．放置單縫和雙縫時(shí)，必須使縫互相平行．2．要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和屏的中心在同一條軸線上．3．測(cè)量頭的中心刻線要對(duì)應(yīng)著亮紋的中心．4．要多測(cè)幾個(gè)亮紋中心間的距離，再求Δx.五、誤差分析1．l的測(cè)量誤差因雙縫到屏的距離非常長(zhǎng)，l的測(cè)量應(yīng)選用毫米刻度尺測(cè)量，并用多次測(cè)量求平均值的辦法減小誤差．2．測(cè)條紋間距Δx帶來(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)量多條亮條紋間距時(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)確．兩條相鄰的亮(暗)條紋間的距離Δx用測(cè)量頭測(cè)出．測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，如下圖所示．(2)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟有：①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；②按合理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；③用米尺測(cè)量雙縫到屏的距離；④用測(cè)量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器)測(cè)量數(shù)條亮紋間的距離．在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意________和________．(3)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)如圖甲所示．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)圖乙中手輪上的示數(shù)______mm，求得相鄰亮紋的間距Δx為_(kāi)_____mm.(4)已知雙縫間距d為2.0×10－4m，測(cè)得雙縫到屏的距離l為0.700m，由計(jì)算公式λ＝________，求得所測(cè)紅光的波長(zhǎng)為_(kāi)_______nm.思路點(diǎn)撥：本題主要考查實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)的處理方法，要注意手輪上的讀數(shù)按螺旋測(cè)微器讀；還有從第1條亮紋中心到第6條亮紋中心有5個(gè)Δx.答案：見(jiàn)解析【題后總結(jié)】此題最容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤：不能夠正確地讀取數(shù)據(jù)，以及讀取的數(shù)據(jù)包含了幾個(gè)條紋間距．應(yīng)知道(1)手輪的讀數(shù)與螺旋測(cè)微器讀數(shù)相同，注意半格線是否露出，一定要估讀，注意有效數(shù)字的位數(shù)．(2)一個(gè)條紋間距是指一個(gè)亮條紋和一個(gè)暗條紋寬度的和．【訓(xùn)練】1．(2017·全國(guó)卷Ⅱ)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣．若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可選用的方法是(

)A．改用紅色激光B．改用藍(lán)色激光C．將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)D．將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)答案：ACD2．(多選)分別以紅光和紫光先后用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，已知λ紅>λ紫，在屏上得到相鄰亮紋間的距離分別為Δx1和Δx2，則(

)A．Δx1<Δx2 B．Δx1>Δx2C．若雙縫間距d減小，而其他條件保持不變，則Δx1增大D．若雙縫間距d減小，而其他條件保持不變，則Δx2不變3．(多選)某同學(xué)按實(shí)驗(yàn)安裝好儀器后，觀察光的干涉現(xiàn)象，獲得成功，若他在此基礎(chǔ)上對(duì)儀器的安裝做如下改動(dòng)還能使實(shí)驗(yàn)成功的是(

)A．將遮光筒內(nèi)的光屏，向靠近雙縫的方向移動(dòng)少許，其他不動(dòng)B．將濾光片移至單縫和雙縫之間，其他不動(dòng)C．將單縫向雙縫移動(dòng)少許，其他不動(dòng)D．將單縫和雙縫的位置互換，其他不動(dòng)答案：ABC4．(多選)利用圖中裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象時(shí)，下列幾種說(shuō)法中正確的是(

)A．將屏移近雙縫，干涉條紋間距變窄B．將濾光片由藍(lán)色的換成紅色的，干涉條紋間距變寬C．將單縫向雙縫移動(dòng)一小段距離后，干涉條紋間距變寬D．換一個(gè)兩縫之間距離較大的雙縫，干涉條紋間距變窄E．去掉濾光片后，干涉現(xiàn)象消失5．在“用雙縫干涉測(cè)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(如圖所示)，并選用縫間距d＝0.2mm的雙縫屏．從儀器注明的規(guī)格可知，屏與雙縫間的距離L＝700mm.然后，接通電源使光源正常工作．(1)已知測(cè)量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50個(gè)分度．某同學(xué)調(diào)整手輪后，從測(cè)量頭的目鏡看去，第1次映入眼簾的干涉條紋如圖(a)所示，圖(a)中的數(shù)字是該同學(xué)給各暗紋的編號(hào)，此時(shí)圖(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x1＝1.16mm；