《高中物理 第13章 光 4 實(shí)驗(yàn) 用雙縫干涉測量光的波長課件 新人教版選修3-4.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第13章 光 4 實(shí)驗(yàn) 用雙縫干涉測量光的波長課件 新人教版選修3-4.ppt（31頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

4實(shí)驗(yàn) 用雙縫干涉測量光的波長 一 實(shí)驗(yàn)步驟1 觀察雙縫干涉圖樣 1 將光源 遮光筒 毛玻璃屏依次安放在光具座上 如圖所示 2 接好光源 閉合開關(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)屏 4 安裝雙縫和單縫 中心大致位于遮光筒的軸線上 使雙縫與單縫平行 兩者間距為5 10cm 這時(shí)可觀察到白光的干涉條紋 5 在單縫和光源間放上濾光片 觀察單色光的干涉條紋 2 測定單色光的波長 1 安裝測量頭 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)齊某條亮條紋的中央 如圖所示 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至另一亮條紋的中央 記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a2 得出n個(gè)亮條紋間的距離為a a2 a1 則相鄰兩亮條紋間距 3 用刻度尺測量雙縫到毛玻璃屏的距離l d是已知的 4 重復(fù)測量 計(jì)算 求出波長的平均值 5 換用不同的濾光片 重復(fù)實(shí)驗(yàn) 三 注意事項(xiàng)1 放置單縫和雙縫時(shí) 必須使縫平行 間距大約為5 10cm 2 要保持光源 濾光片 單縫 雙縫和毛玻璃屏的中心在同一條軸線上 3 測量頭的中心刻線要對(duì)應(yīng)著亮 或暗 條紋的中心 4 要多測幾個(gè)亮紋 或暗紋 中心間的距離 再求 x 5 調(diào)節(jié)的基本依據(jù) 照在毛玻璃屏上的光很弱 主要是燈絲與單縫 雙縫 測量頭與遮光筒不共軸所致 干涉條紋不清晰一般主要是單縫與雙縫不平行所致 四 誤差分析實(shí)驗(yàn)中的雙縫間距d是器材本身給出的 因此本實(shí)驗(yàn)要注意l和 x的測量 光波的波長很小 l x的測量對(duì)波長的影響很大 1 l的測量 l用毫米刻度尺測量 可多次測量求平均值 2 條紋間距 x的測定 x利用測量頭測量 用 累積法 測n條亮紋間距 再求 并且采用多次測量求 x的平均值的方法進(jìn)一步減小誤差 探究一 探究二 探究一對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置及原理的考查 例題1 在 用雙縫干涉測光的波長 實(shí)驗(yàn)中 實(shí)驗(yàn)裝置如圖 1 下列說法錯(cuò)誤的是 填選項(xiàng)前的字母 A 調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時(shí) 應(yīng)放上單縫和雙縫B 測量某條干涉亮紋位置時(shí) 應(yīng)使測微目鏡分劃板中心刻線與該亮紋的中心對(duì)齊C 為了減少測量誤差 可用測微目鏡測出n條亮紋間的距離a 求出相鄰兩條亮紋間距 探究一 探究二 2 測量某亮紋位置時(shí) 手輪上的示數(shù)如圖 其示數(shù)為mm 解析 1 應(yīng)先調(diào)節(jié)光源高度 遮光筒中心及光屏中心后再放上單 雙縫 選項(xiàng)A不正確 測微目鏡分劃板中心刻線應(yīng)與亮紋中心對(duì)齊 使得移動(dòng)過程測出的條紋間距較為準(zhǔn)確 選項(xiàng)B正確 測微目鏡移過n條亮紋 則亮條紋間距選項(xiàng)C正確 故選A 2 主尺讀數(shù)是1 5mm 螺旋讀數(shù)是47 0 0 01mm 因此示數(shù)為1 970mm 答案 1 A 2 1 970 探究一 探究二 變式訓(xùn)練1導(dǎo)學(xué)號(hào)38190092如圖是用雙縫干涉儀測光的波長的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 1 圖中 是光源 是光屏 它們之間的 依次是 和 2 以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離 A 增大 和 之間的距離B 增大 和 之間的距離C 將紅色濾光片改為綠色濾光片D 增大雙縫之間的距離 探究一 探究二 解析 1 題圖實(shí)驗(yàn)設(shè)備中 依次是濾光片 單縫 雙縫 2 由公式知 在 一定的情況下 要使 x增大 必須增大l或者減小d或者改用波長更長的單色光 所以選項(xiàng)B正確 答案 1 見解析 2 B 探究一 探究二 探究二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和誤差分析 例題2 在 用雙縫干涉測光的波長 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 如圖甲所示 并選用縫間距d 0 20mm的雙縫屏 從儀器注明的規(guī)格可知 像屏與雙縫屏間的距離l 700mm 然后 接通電源使光源正常工作 1 已知測量頭主尺的最小刻度是毫米 副尺上有50分度 某同學(xué)調(diào)整手輪后 從測量頭的目鏡看去 第一次映入眼簾的干涉條紋如圖乙 a 所示 圖乙 a 中的數(shù)字是該同學(xué)給各暗紋的編號(hào) 此時(shí)圖乙 b 中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x1 1 16mm 接著再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪 映入眼簾的干涉條紋如圖丙 a 所示 此時(shí)圖丙 b 中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x2 mm 探究一 探究二 2 利用上述測量結(jié)果 經(jīng)計(jì)算可得兩個(gè)相鄰明紋 或暗紋 間的距離 x mm 這種色光的波長 nm 甲 乙丙 探究一 探究二 探究一 探究二 變式訓(xùn)練2導(dǎo)學(xué)號(hào)38190093雙縫干涉測光的波長的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示 已知單縫與雙縫間的距離l1 100mm 雙縫與屏的距離l2 700mm 雙縫間距d 0 25mm 用測量頭來測量亮紋中心的距離 測量頭由分劃板 目鏡 手輪等構(gòu)成 轉(zhuǎn)動(dòng)手輪 使分劃板左右移動(dòng) 讓分劃板的中心刻線對(duì)準(zhǔn)亮紋的中心 如圖乙所示 記下此時(shí)手輪上的讀數(shù) 轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭 使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)另一條亮紋的中心 記下此時(shí)手輪上的讀數(shù) 探究一 探究二 探究一 探究二 1 分劃板的中心刻線分別對(duì)準(zhǔn)第1條和第4條亮紋的中心時(shí) 手輪上的讀數(shù)如圖丙所示 則對(duì)準(zhǔn)第1條時(shí)讀數(shù)x1 mm 對(duì)準(zhǔn)第4條時(shí)讀數(shù)x2 mm 2 寫出計(jì)算波長 的表達(dá)式 用符號(hào)表示 m 解析 1 讀數(shù)x1 2mm 0 01 19 0mm 2 190mm x2 7 5mm 0 01 37 0mm 7 870mm 123456 1 某同學(xué)在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí) 安裝好實(shí)驗(yàn)裝置 在光屏上卻觀察不到干涉圖樣 這可能是由于 A 光束的中央軸線與遮光筒的軸線不一致 相差較大B 濾光片 單縫 雙縫的中心在同一高度C 單縫與雙縫不平行D 光源發(fā)出的光束太強(qiáng)解析 光束的中央軸線與遮光筒的軸線不一致 單 雙縫不平行都可能造成看不到干涉圖樣 選項(xiàng)A C正確 答案 AC 123456 2 某同學(xué)按實(shí)驗(yàn)裝置安裝好儀器后 觀察光的干涉現(xiàn)象 獲得成功 若他在此基礎(chǔ)上對(duì)儀器的安裝有如下改動(dòng) 則仍能使實(shí)驗(yàn)成功的是 A 將遮光筒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 將單縫與雙縫的位置互換 其他不動(dòng)解析 干涉條紋是雙縫發(fā)出的光疊加的結(jié)果 雙縫后面的區(qū)域處處存在光 所以移動(dòng)光屏或改變單縫與雙縫間距 條紋仍然形成 故A C正確 將濾光片移至單縫和雙縫之間 照到雙縫上的光仍是振動(dòng)情況完全一樣的光源 故B正確 將單縫與雙縫的位置互換 失去了產(chǎn)生干涉的條件 故D錯(cuò)誤 答案 ABC 123456 3 某次實(shí)驗(yàn)中測得第一級(jí)亮條紋和第三級(jí)亮條紋相距4 0 10 2m 若雙縫間距為0 1mm 雙縫到屏的距離為l 4 0m 則光波的波長為 A 8 0 10 8mB 5 0 10 7mC 1 5 10 8mD 1 6 10 8m答案 B 123456 4 導(dǎo)學(xué)號(hào)38190094 1 如圖所示 在 用雙縫干涉測光的波長 實(shí)驗(yàn)中 光具座上放置的光學(xué)元件依次為 光源 遮光筒 光屏 2 已知雙縫到光屏之間的距離l 500mm 雙縫之間的距離d 0 50mm 單縫到雙縫之間的距離s 100mm 某同學(xué)在用測量頭測量時(shí) 調(diào)整手輪 在測量頭目鏡中先看到分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)A條亮紋的中心 然后他繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng) 使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)B條亮紋的中心 前后兩次游標(biāo)卡尺的讀數(shù)如圖所示 則入射光的波長 m 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 123456 3 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)條紋太密 難以測量 可以采用的改進(jìn)辦法有 A 改用波長較長的光 如紅光 作為入射光B 增大雙縫間距C 增大雙縫到單縫的距離D 增大雙縫到屏的距離 123456 123456 123456 5 某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測定激光的波長的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示 激光器發(fā)出的一束直徑很小的紅色激光進(jìn)入一個(gè)一端裝有雙縫 另一端裝有感光片的遮光筒 感光片的位置上出現(xiàn)一排等距的亮點(diǎn) 圖乙中的黑點(diǎn)代表亮點(diǎn)的中心位置 1 通過測量相鄰亮點(diǎn)的距離可算出激光的波長 據(jù)資料介紹 如果雙縫的縫間距離為a 雙縫到感光片的距離為l 感光片上相鄰兩亮點(diǎn)間的距離為b 則激光的波長 該同學(xué)測得l 1 0000m 縫間距a 0 220mm 用帶十分度游標(biāo)的卡尺測感光片上的亮點(diǎn)的距離時(shí) 尺與亮點(diǎn)的中心位置如圖乙所示 圖中黑點(diǎn)表示亮點(diǎn)的中心 圖乙中第1到第4個(gè)光點(diǎn)的距離是mm 實(shí)驗(yàn)中激光的波長 m 保留兩位有效數(shù)字 2 如果實(shí)驗(yàn)時(shí)將紅激光換成藍(lán)激光 屏上相鄰兩光點(diǎn)間的距離將 123456 123456 123456 6 導(dǎo)學(xué)號(hào)38190095現(xiàn)有毛玻璃屏A 雙縫B 白光光源C 單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件 要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置 用以測量紅光的波長 1 將白光光源C放在光具座最左端 依次放置其他光學(xué)元件 由左至右 表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C A 123456 2 本實(shí)驗(yàn)的步驟 取下遮光筒左側(cè)的元件 調(diào)節(jié)光源亮度 使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮 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 用刻度尺測量雙縫到屏的距離 用測量頭 其讀數(shù)方法同螺旋測微器 測量數(shù)條亮條紋間的距離 在操作步驟 中還應(yīng)注意和 123456 3 將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮條紋中心對(duì)齊 將該亮條紋定為第1條亮條紋 此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖甲所示 然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭 使分劃板中心刻線與第6條亮條紋中心對(duì)齊 記下此時(shí)圖乙中手輪上的示數(shù)mm 求得相鄰亮條紋的間距 x為mm 4 已知雙縫間距d為2 0 10 4m 測得雙縫到屏的距離l為0 700m 由計(jì)算式 求得所測紅光波長為mm 123456