【课件】实验：用双缝干涉测量光的波长 2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx

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1、光源光源滤光片滤光片双缝双缝遮光筒遮光筒毛玻璃毛玻璃目镜目镜单缝单缝透透镜镜4.44.4实验：用双缝干涉测量光的波长实验：用双缝干涉测量光的波长复习与回顾：新课讲授M1.干涉条件：n=0、1、2、3明纹：暗纹：n=0、1、2、3频率相同、振动情况相同的光2.明暗条件3.条纹间距：如何用双缝干涉测量光的波长？如何用双缝干涉测量光的波长？一、实验思路是什么？二、需要测量哪些物理量？三、要用到哪些实验器材？四、如何进行实验？五、如何设计表格记录数据和进行数据分析六、本实验有哪些注意事项？请阅读本节实验课本请阅读本节实验课本101-102101-102页页和实验手册和实验手册59-6259-62页页部

2、分，思考、部分，思考、讨论与展示以下问题讨论与展示以下问题：一、实验思路1.实验原理：单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮（暗）纹间的距离x与双缝间的距离d、双缝到屏的距离L、单色光的波长之间满足：4.44.4实验：用双缝干涉测量光的波长实验：用双缝干涉测量光的波长二、物理量的测量新课讲授1.l 的测量：双缝到屏的距离l可以用刻度尺测出。滤光片l二、物理量的测量新课讲授2.x的测量：相邻两条亮条纹间的距离x需用测量头测量。两种测量头都由分划板、目镜、手轮等构成。二、物理量的测量新课讲授2.x的测量：相邻两条亮条纹间的距离x需用测量头测量。a为n条亮条纹的间距透镜作用：将

3、点光源变成平行光透镜作用：将点光源变成平行光光源光源滤光片滤光片双缝双缝遮光筒遮光筒毛玻璃毛玻璃目镜目镜单缝单缝透镜透镜 双缝干涉仪(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)、学生电源、导线、刻度尺拨杆拨杆三、实验器材单缝单缝双缝双缝三、实验器材遮遮光光筒筒毛毛玻玻璃璃屏屏三、实验器材1.1.把长约把长约1m1m的的遮光筒遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有水平放在光具座上，筒的一端装有双缝双缝另一端装有另一端装有毛玻璃屏毛玻璃屏；2.2.共轴：共轴：打开光源，在打开光源，在 单双缝时单双缝时，调节光源各元件高度，使它发出的光沿，调节光源各元件高度，使它发出的光沿遮光

4、筒遮光筒 照亮屏照亮屏(中心在中心在 高度高度););3.3.装缝：装缝：装好单缝和双缝装好单缝和双缝(缝沿缝沿 方向方向)调节单、双缝，调节单、双缝，使缝使缝 ，这时在屏上会看到，这时在屏上会看到 光的干涉图样光的干涉图样；单、双缝距离适当单、双缝距离适当 cmcm4.4.放滤光片：放滤光片：在放红色滤光片，观察单色光的干涉条纹。滤光片不放不放轴线轴线同一同一竖直竖直平行平行白白5-105-10单缝和光源间四、实验步骤5 5、调节、调节测量头测量头，使分划板，使分划板中心刻线中心刻线与左端某条与左端某条(记为第记为第1 1条条)亮纹亮纹 对齐，记下此对齐，记下此时测量头刻度时测量头刻度x x

5、1 1，将测量头朝右端移动，记下第，将测量头朝右端移动，记下第 n n 条亮纹中心位置条亮纹中心位置x x2 2；则第；则第1 1条亮纹与条亮纹与第第 n n 条亮纹中心间距为条亮纹中心间距为a=a=，则相邻亮纹间距为：，则相邻亮纹间距为：第1条第7条15205100202515第1条时读数第7条时读数1520510030354045螺旋测微器的读数 四、实验步骤中心中心x x2 2-x-x1 16 6、已知双缝间的距离、已知双缝间的距离d d，测出双缝到屏的距离，测出双缝到屏的距离l l，由，由 ，计算红光的波长。，计算红光的波长。7 7、换用不同的滤光片，重复实验，测量其他色光的波长，并记

6、录数据、换用不同的滤光片，重复实验，测量其他色光的波长，并记录数据.红光的条纹间距最红光的条纹间距最 ，紫光的最，紫光的最 。光的波长最长，光的波长最长，光的波长最短光的波长最短波长越长频率越波长越长频率越 ，波长越短频率越，波长越短频率越 。光的颜色由光的颜色由 决定决定 大大小小红红紫紫小小大大频率频率五、数据分析1.数据采集：双缝干涉（红光）dlx1x2ad1=l1l1l2d2=l1l1l2a=a=x x2 2-x-x1 1五、数据分析1.数据采集：双缝干涉（蓝光）dlx1x2ad1=l1l1l2d2=l1l1l2五、数据分析新课讲授2.误差分析：(1)l 的测量误差:本实验中双缝到光屏

7、的距离较长,l的测量误差不太大,但也应选用 刻度尺测量.并用 办法减小实验误差.(2)测量条纹间距x带来的误差:干涉条纹没有调到最清晰的程度.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.测量多条亮条纹间距时读数不准确.滤光片毫米多次测量求出平均值的安装仪器的顺序：。双缝与单缝相互，且放置，间距大约间距大约 cm cm光源、滤光片、单缝、双缝的均在遮光筒的上若出现在光屏上的光很弱（无条纹），灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒由于所致若干涉条纹不清晰，一般与有关六六.注意事项注意事项滤光片光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏平行竖直5 51010中心中心轴线不共轴单缝和双缝是否平行课

8、堂小结操作：调共轴、平行观察：干涉图样测量测光波长原理双缝到屏距离：l条纹间距：双缝宽度：d（已知）光的波长例例1.1.某实验小组利用图1装置测量某种单色光的波长，实验时，接通电源使光源正常发光，调节器材，在目镜中可以观测到干涉图样。（1）如图1所示，实验所需器材在光具座上依次排列，则A、B处分别是_、_。（填“单缝”、“双缝”）（2）在目镜中看到的干涉图样是图2中_（填“甲”或“乙”）。（3）移动测量头上的手轮，使分划板的中心刻线对准第2条亮纹的中心，记下此时手轮上读数x1；转动测量头，使分划板的中心刻线向右移动对准第6条亮纹的中心，此时手轮上的读数为x2，如图3所示，则读数x2=mm；已知

9、双缝与屏的距离为L，双缝间距为d，则单色光的波长=。（用题目中给出的字母表示）单缝双缝甲1.700例例2 2用双缝干涉测量光的波长实验装置如图甲所示，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上。（1）某同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图乙所示。若要使两者对齐，该同学应如何调节_。A仅左右转动透镜B仅旋转单缝 C仅旋转双缝 D仅旋转测量头D实验中观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，可行的操作是（）A仅转动透镜 B仅转动测量头C仅调节拨杆使单缝与双缝平行D仅增大单缝与双缝间的距离C转动透镜，不会改变透镜的焦距，也不会改变光线传播路线，故不能使条纹

10、变得清晰测量头是测量条纹间距的装置，对光路没影响，故转动测量头不能使条纹变得清晰要使条纹变得清晰，得调节拨杆使单缝与双缝平行例例2.2.用双缝干涉测量光的波长实验装置如图甲所示，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上。（2）该同学正确操作后，在目镜中看到如图丙a所示的干涉条纹，A条纹中心线对应的测量头标尺如图丙b所示，其读数是_ _mm；B条纹中心线对应的测量头标尺读数为13.460mm，则相邻两亮条纹的间距是_mm（结果保留四位有效数字）。（3）已知上述装置中双缝的间距是0.30mm、双缝和光屏之间的距离是900mm，则单色光的波长为_m（结果保留三位有效数字）。2.189-2.1901.6

11、105.37107【答案】D 2.189-2.190 1.610 5.37107【详解】（1）若要使两者对齐，应该旋转测量头，分划板竖线随之旋转，可使分划板竖线与亮条纹对齐，D正确，ABC错误。故选D。（2）测量头标尺读数是固定刻度读数（0.5mm的整数倍）加可动刻度（0.5mm以下的小数）读数，图中读数为 ，A条纹与B条纹间有七段间隙，故相邻两亮条纹的间距 ，（3）由 可得，改光的波长为例例3.3.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中。(1)在观察红光的干涉图样时,现有光屏A、双缝B、白光光源C、滤光片D、单缝E等光学元件,将白光光源C放在光具座最右端,依次放置其他光学元件,由右至左,表示各光

12、学元件的字母排列顺序应为:(选填“”或“”)。C、D、E、B、A C、D、B、E、A(2)为了使测得单色光的条纹间距增大,在其他条件不变情况下,可以。(多选)A.增大单缝与双缝间距B.增大双缝与毛玻璃屏间距C.更换双缝间距更小的双缝片D.增强光源亮度BC例例4.4.如图甲所示,在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,并选用双缝间距为d的双缝。从仪器注明的规格可知,屏与双缝间的距离为l。然后,接通电源使光源正常工作。(1)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图乙所示,则在这种情况下来测量干涉条纹的间距x时,最终波长测量值 .(选填“大于”“小于”或

13、“等于”)实际值。解析:(1)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,干涉条纹的间距的测量值偏大,所以最终波长测量值大于实际值。大于例例4.4.如图甲所示,在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,并选用双缝间距为d的双缝。从仪器注明的规格可知,屏与双缝间的距离为l。然后,接通电源使光源正常工作。(2)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可。A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.使用间距更小的双缝D.转动手轮B例例4.4.如图甲所示,在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,并选用双缝间距为d的双缝。从仪器注明

14、的规格可知,屏与双缝间的距离为l。然后,接通电源使光源正常工作。(3)若实验中在屏上得到的干涉图样如图丙所示,分划板中心刻线在图中A、B位置时,游标尺的读数分别为x1、x2,则入射的单色光波长的计算表达式为=。例例4.4.某同学利用如图甲所示的装置来测量某种单色光的波长。接通电源,规范操作后,在目镜中观察到清晰的干涉条纹。(4)只将单色红光源换成单色蓝光源,从目镜中观察到的条纹数量会.(选填“增加”“减少”或“不变”)。增加解析:(4)红光换成蓝光后,波长变小,则条纹间距变小,条纹数量增加。1利用如图所示的实验装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，正确的有（）A实验装置中的元件分别为滤光片、单缝

15、、双缝B将滤光片由紫色换成红色，干涉条纹间距变窄C将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D测量过程中误将5个条纹间距数成6个，波长测量值偏大A课堂练习B课堂练习2在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中（实验装置如图），下列正确的是（）A调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B测量某条干涉亮条纹位置时，应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐C为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距D某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，可以采用的方法是改用蓝光作为入射光3用双缝干涉测量光的波长实验装置如图所示，得到不同色光、不同双缝的干涉

16、条纹，如图甲、乙、丙所示。甲、乙为不同单色光通过相同双缝产生的条纹，乙、丙为同种单色光通过不同双缝产生的条纹，则（）A若单缝和双缝不平行，毛玻璃上没有干涉条纹B在遮光筒中没有干涉现象发生C甲图单色光波长小于乙图单色光波长D乙图双缝间距小于丙图双缝间距C滤光片条纹不清晰4在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将所用器材按要求安装在如图甲所示的光具座上，然后接通电源使光源正常工作。实验时调节测量头，使分划板中心刻线与一条亮条纹中心对齐，记录为第一条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心线对准第六条亮条纹的中心，记下此时图丙中手轮的示数，已知双缝间距d为1.510-4m，双缝到屏的距离L为0.800m，下列说法正确的是（）CD课堂练习A用两束单色光A、B分别做干涉实验，若A光的条纹间距比B光的大，则A光折射率更大，在水中的传播速度更大B减小实验中的双缝间距，目镜中的条纹数会增加C图丁中的亮条纹间距表示正确D该单色光的波长约为430nm课堂练习