【高中物理】实验：用双缝干涉测量光的波长课件 2022-2023学年高二物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx

4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长实验目的(1)用双缝干涉实验装置测量光的波长。(2)学习测量微小距离的方法。实验器材 光具座、双缝干涉仪：由光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成、学生电源。实验器材 透镜的作用是使射向单缝的光更集中。如果用激光做光源，则可以直接用激光束照射双缝，透镜、滤光片及单缝都不需要了。实验原理 原理：光源发出的光通过滤色片成为单色光，然后通过单缝成为线光源，经双缝便产生稳定的干涉图样，可以在屏上看到条纹。由于双缝间的距离 d 已知，双缝到屏的距离 L 可以用米尺测出，相邻两条亮(暗)纹中心间的距离 x 可用测微目镜测出，根据公式=d x/L,便可计算出该单色光的波长。调整共轴 把遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏。取下单缝和双缝，打开光源，调节光源的高度和方向，使光源发出的光能够沿着遮光筒的轴线照亮屏。然后放好单缝和双缝，单缝和双缝间的距离为 5 10 cm，要注意使单缝与双缝相互平行，缝的中心大致位于遮光筒的轴线上(这个调整过程称为调节共轴)。注意：避免眼睛长时间直视光源。双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，以免损坏。测微目镜（头）的使用方法 测微目镜如图所示。它由刻度板、目镜、手轮等构成。转动手轮，刻度板会左右移动。测量头上手轮的读数可按螺旋测微器或游标卡尺的读数方法读取。先不安装滤光片 在遮光管的另一端装上测量头。在单缝管上装上拨杆，边观察，边左右移动拨杆，调节单缝与双缝平行，直至看到白光的干涉条纹最清晰。这时看到的彩色干涉条纹的特征是：中央为一条白色亮条纹,称为零级亮条纹；其余各级亮条纹都是彩色的，彩色条纹的排列以零级亮条纹为中心左右对称。在第一级亮条纹中，红色在最外侧。安装滤光片 测量单色光波长时，在单缝前面加上红色或绿色滤光片即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹，再调节目镜,就能同时清晰地看到分划线和干涉条纹，然后绕光轴转动测量头，使分划线与干涉条纹平行，固定好测量头后即可进行测量。分别读数并计算 观察光屏上的白光干涉条纹的特点。给光源加上不同的滤光片，看条纹的色彩、间距发生了什么变化，相邻亮条纹(或暗条纹)的间距是否相等。分别改变滤光片的颜色和双缝的距离，观察干涉条纹的变化，并求出相应的波长。读数方法与技巧 先移动测量头上的手轮,把分划线对准最左边的一条干涉亮条纹(或者暗条纹)，并记下它在游标卡尺上的读数，然后转动手轮，把分划线移向右边，并对准第 n 条(一般可取 7 左右)干涉亮条纹(或暗条纹)。用测微目镜测出 n 条亮(暗)纹间的距离 s，则相邻两条亮(暗)纹间的距离x=s/（n-1）多测几次，取其平均值，得出所测单色光的波长。思考：为什么不直接测量 x，而要测量 n 条条纹的间距？数据分析 将测量的数据记入你设计的表格中，并分析数据，形成结论。思考，还有哪些方法可以减小误差？你在实验中遇到了哪些困难，又是怎样克服的？思考与练习 用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离为d，测出图中双缝的位置为L1，毛玻璃屏的位置为L2，实验时移动测量头（如图所示）上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹（如图所示），并记下螺旋测微器的读数为x1（如图所示），然后转动手轮，把分划线向右边移动，直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器读数为x7=_mm（如图所示），由以上测量数据可求得该单色光的波长=_（用题中测量量的符号表示）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图1），并选用缝中心间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。接通电源使光源正常工作，发出白光。（1）若取下滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中_。A观察不到干涉条纹 B可观察到明暗相间的白条纹 C可观察到彩色条纹（2）若实验中得到的干涉图样如图2所示，毛玻璃屏上的分划板中心刻线在图2中A、B位置时，手轮上的读数分别为x1、x2（x1x2），则入射的单色光波长的计算表达式为_。分划板中心刻线在A位置时手轮上的示数如乙所示，则读数为_mm。如图为拨杆，请问它是按照下列哪种方式安装和操作的_；A拨杆A处丫字叉套在单缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过左右拨动来调节B小孔套住的双缝 B拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过手的左右拨动来调节A丫字叉套住的单缝 C拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱并为轴，手持拨杆的C端，通过手的上下拨动来调节A丫字叉套住的单缝