高考物理三轮复习 用双缝干涉测光的波长课件.ppt

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1、2021/8/11 星期三1一、实验目的一、实验目的1了解光波产生稳定干涉现象的条件了解光波产生稳定干涉现象的条件2观察双缝干涉图样观察双缝干涉图样3测定单色光的波长测定单色光的波长2021/8/11 星期三2二、实验原理二、实验原理1光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光经过单缝后光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光经过单缝后 相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，我们通过相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，我们通过 光屏可以观察到明暗相间的干涉条纹若用白光照射，光屏可以观察到明暗相间的干涉条纹若用白光照射，通过两狭缝可以在光屏上观察到彩色条纹通过两狭缝可以在光屏上观察到彩色条纹2根

2、据根据 x可以计算出单色光的波长公式中可以计算出单色光的波长公式中d为双为双 缝间距离，缝间距离，x为相邻两条亮纹间的距离，为相邻两条亮纹间的距离，l为双缝到屏之为双缝到屏之 间的距离，实验中间的距离，实验中d一般是已知的，所以测出一般是已知的，所以测出l、x即可求即可求 出光的波长出光的波长2021/8/11 星期三3x的测量可用测量头完成，如图实的测量可用测量头完成，如图实21所示，测量头由分划板、目所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成通过测量头可清镜、手轮等构成通过测量头可清晰看到干涉条纹，分划板上中心有晰看到干涉条纹，分划板上中心有刻线，以此作标准，并根据手轮的刻线，以此作标准，并根

3、据手轮的读数可求得读数可求得x.由于由于x较小，可测出较小，可测出n条亮条亮(或暗或暗)条纹的间距条纹的间距a，则相邻亮，则相邻亮条纹间的距离条纹间的距离x图实图实212021/8/11 星期三4三、实验器材三、实验器材 双缝干涉仪双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)，另外还有学生电源、导，另外还有学生电源、导线、刻度尺线、刻度尺2021/8/11 星期三5四、实验步骤四、实验步骤1观察干涉条纹观察干涉条纹 (1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在

4、光具座上 如图实如图实22所示所示图实图实222021/8/11 星期三6(2)接好光源，打开开关，使灯丝正常发光接好光源，打开开关，使灯丝正常发光(3)调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到达光屏调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到达光屏(4)安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约单缝的缝平行，二者间距约5 cm10 cm，这时，可观察白光，这时，可观察白光的干涉条纹的干涉条纹(5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹2021/8/11

5、星期三72测定单色光的波长测定单色光的波长 (1)安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹 (2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮 上的读数上的读数a1，将该条纹记为第，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分条亮纹；转动手轮，使分 划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上 的读数的读数a2，将该条纹记为第，将该条纹记为第n条亮纹条亮纹 (3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的是已知的)(4)重复测量重复测

6、量2021/8/11 星期三8五、数据处理五、数据处理1条纹间距条纹间距x2波长波长3计算多组数据，求计算多组数据，求的平均值的平均值2021/8/11 星期三9六、注意事项六、注意事项1双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，且注意保养双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，且注意保养2安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在 遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当2021/8/11 星期三103光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且

7、靠近4照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测 量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰的一般原因是量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰的一般原因是 单缝与双缝不平行所致，故应正确调节单缝与双缝不平行所致，故应正确调节2021/8/11 星期三11七、误差分析七、误差分析1双缝到屏的距离双缝到屏的距离l的测量存在误差的测量存在误差2测条纹间距测条纹间距x带来的误差：带来的误差：(1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度干涉条纹没有调整到最清晰的程度 (2)误认为误认为x为亮为亮(暗暗)条纹的宽度条纹的宽度 (3)分划板刻线与干涉条纹不平行，

8、中心刻线没有恰好位于分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于 条纹中心条纹中心 (4)测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条 纹数未数清纹数未数清2021/8/11 星期三12八、实验改进八、实验改进 实验室里的双缝干涉仪比较精密，并且安装不方便，实验室里的双缝干涉仪比较精密，并且安装不方便，调节、测量时十分麻烦现用一种简单方法替换如下：用调节、测量时十分麻烦现用一种简单方法替换如下：用一支小孩激光笔，水平放置在桌面上，前面放置一双缝，一支小孩激光笔，水平放置在桌面上，前面放置一双缝，则在正对的墙上就出现十分明显的双缝干涉条纹，

9、测出相则在正对的墙上就出现十分明显的双缝干涉条纹，测出相关的物理量，利用公式关的物理量，利用公式x 即可求出即可求出.优点：简单易操优点：简单易操作缺点：精度偏低作缺点：精度偏低2021/8/11 星期三132021/8/11 星期三14 现有毛玻璃屏现有毛玻璃屏A、双缝、双缝B、白光光源、白光光源C、单缝、单缝D和和透红光的滤光片透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图实等光学元件，要把它们放在如图实23所所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长图实图实232021/8/11 星期三15 (1)将白光光源将白光光源C放在光具座

10、最左端，依次放置其他光学放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、_、A.(2)本实验的实验步骤有：本实验的实验步骤有：取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接 沿遮光筒轴线把屏照亮；沿遮光筒轴线把屏照亮；按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；中心位于遮光筒的轴线上；2021/8/11 星期三16 用米尺测量双缝到屏的距离；用米尺测量双缝到屏的距离；用测量头用测量头(

11、其读数方法同螺旋测微器其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间测量数条亮纹间的距离的距离 在操作步骤在操作步骤时还应注意时还应注意_和和_2021/8/11 星期三17 (3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图实条亮纹，此时手轮上的示数如图实24甲甲所示然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第所示然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条条亮纹中心对齐，记下此时图图实亮纹中心对齐，记下此时图图实24乙中手轮上的示数乙中手轮上的示数_mm，求得相邻亮纹的间距，求得相邻亮纹的间距x为为_

12、mm.图实图实242021/8/11 星期三18 (4)已知双缝间距已知双缝间距d为为2.0104 m，测得双缝到屏的，测得双缝到屏的距离距离l为为0.700 m，由计算公式，由计算公式_，求得所测红，求得所测红光波长为光波长为_nm.2021/8/11 星期三19 解题指导解题指导 (1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为：光源、滤光片、单缝、双缝、屏，因此应填：排序为：光源、滤光片、单缝、双缝、屏，因此应填：E、D、B.(2)单缝与双缝的间距为单缝与双缝的间距为5 cm10 cm，使单缝与双缝相互，使单缝与双缝相互平行平行 (3)图甲的读数为图甲

13、的读数为2.320 mm，图乙的读数为，图乙的读数为13.870 mm，x 2.310 mm.2021/8/11 星期三20(4)由由x 可得：可得：可求出可求出 2.310106 nm 6.6102 nm.答案答案(1)E、D、B(2)单缝与双缝的间距为单缝与双缝的间距为5 cm10 cm使单缝与双缝相互平行使单缝与双缝相互平行(3)13.8702.310(4)6.6102 2021/8/11 星期三21 (2009北京高考北京高考)在在“用双缝干涉测光的用双缝干涉测光的波长波长”的的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上上(如图实如图实25所

14、示所示)，并选用缝间距，并选用缝间距d0.20 mm的双缝屏的双缝屏从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L700 mm.然后，接通电源使光源正常工作然后，接通电源使光源正常工作2021/8/11 星期三22图实图实252021/8/11 星期三23图实图实262021/8/11 星期三24图实图实272021/8/11 星期三25 (1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度分度某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图

15、实干涉条纹如图实26(a)所示，图实所示，图实26(a)中的数字是该同中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图实学给各暗纹的编号，此时图实26(b)中游标尺上的读数中游标尺上的读数x11.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图实；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图实27(a)所示所示，此时图实，此时图实27(b)中游标尺上的读数中游标尺上的读数x2_mm；(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹或暗纹)间的距离间的距离x_mm；这种色光的波长；这种色光的波长_nm.2021/8/11 星期三26 解题指导解题指导(1)主尺读数

16、为主尺读数为15 mm，游标尺读数为，游标尺读数为10.02 mm0.02 mm，二者相加即可，二者相加即可 (2)由于图中数字标记的是暗条纹，首先应根据暗条由于图中数字标记的是暗条纹，首先应根据暗条纹所标数字给亮条纹也标明条数，若图实纹所标数字给亮条纹也标明条数，若图实26的图的图(a)中中的中央刻线所对亮条纹记为第的中央刻线所对亮条纹记为第1条，则图实条，则图实27的图的图(a)中的中央刻线所对亮纹为中的中央刻线所对亮纹为n7，则，则x 2.31 mm，光的波长，光的波长 6.6102 nm.答案答案(1)15.02(2)2.316.61022021/8/11 星期三272021/8/11 星期三28