【新步步高】2014-2015学年高二物理教科版选修3-4课件：5.2 实验探究：用双缝干涉测量光的波长
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n－1
单缝
双缝
测量头
学习探究区
一、实验原理
二、实验步骤 三、注意事项 四、误差分析
Baidu Nhomakorabea
一、实验原理
返回
1.观察干涉图样：光源发出的光经 滤光片 成为单色光，单色光通
过单缝 后相当于线光源，经双缝 产生稳定的干涉图样，通过屏可 以观察到明暗相间的干涉条纹.如果用白光通过双缝可以观察到 彩色 条纹. 2.测量光的波长：若双缝到屏的距离用 l表示，双缝间的距离用 d 表示，相邻亮条纹间的距离用Δx表示，则入射光的波长为λ＝ 实验中d是已知的，测出l、Δx即可测出光的波长λ.
条纹或者暗条纹，并记下它在游标尺上的读数 x1 ，然后转动手
轮，把分划线移向右边，并对准第n条(一般n可取7左右)干涉亮 条纹或暗条纹，这时游标尺的读数为xn，则相邻两条亮条纹或 暗条纹之间的距离为Δx＝
xn－x1 n －1
.
二、实验步骤
返回
待测的光波波长为： d xn － x1 d·Δx · λ＝ l ＝ l n－1 . 式中d为 双缝中心距离，其数值刻在双缝座上，一块为0.250 mm， 另一块为0.200 mm.l为双缝至光屏 (即分划板)之间的距离，当遮 光管未接长管时， l ＝ 600 mm ；当遮光管接上长管后， l ＝ 700 mm. 7.改变双缝间的距离d，重复上面步骤再测量一次.
三、注意事项
返回
1.单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的中心轴线 上，双缝到单缝的距离应相等. 2.测双缝到屏的距离l时用毫米刻度尺多次测量取平均值. 3. 测条纹间距 Δx 时，用测量头测出 n 条亮条纹间的距离 a ，求
a 出相邻两条亮条纹间的距离Δx＝ . n－1
四、误差分析
返回
实验中的双缝间距 d 是器材本身给出的，因此本实验要注
典例精析
解析 (1)由于测量红光的波长，因此用红色滤光片.由Δx＝ 可知要想测λ必须测定双缝到屏的距离l和条纹间距Δx. (2)由测量头的数据可知a1＝0，a2＝0.640 mm，
a2－a1 0.640 所以 Δx＝ ＝ mm＝1.60×10－4 m， 4 n－1
－3 －4 dΔx 3×10 ×1.60×10 λ＝ l ＝ m≈6.86×10－7 m. 0.70
返回
图4
典例精析
解析
返回
在双缝干涉实验中，相邻两个亮条纹(或暗条纹)间的中 l 心间距Δx＝ λ，要想增大条纹间距，可以减小两缝间距d，或 d 者增大双缝屏到光屏的距离 l，或者换用波长更长的光做实验 .
由此可知，选项C正确，选项A、B、D错误.
答案 C
典例精析
例2
返回
在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图5所示.
A.光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大
B.没有安装滤光片
C.单缝与双缝不平行
D.光源发出的光束太强
1
解析
2
3
安装实验器材时要注意：光束的中央轴线与遮光筒的
涉条纹最清晰.
二、实验步骤
返回
5. 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. 6. 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
D.1.68×10－3m
在双缝干涉实验中，相邻明条纹间距 Δx、双缝间距d与 lλ l 双缝到屏的距离l间的关系为Δx＝ λ，则双缝间距d＝ ＝ d Δx －9 1.00×589×10 m≈1.68×10－4m. －2 解析
0.350×10
自我检测区
1 2 3
1
2
3
1.某同学在做双缝干涉实验时，按装置图安装好实验装置，在 光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于( )
双缝间的距离d＝3 mm.
图5
(1)若测定红光的波长，应选用________色的滤光片.实验时需要测 定的物理量有________和________.
典例精析
(2)若测得双缝与屏之间的距离为
返回
0.70 m，通过测量头(与螺旋测微
器原理相似，手轮转动一周，分 划板前进或后退0.500 mm)观察第 1条亮条纹的位置如图6甲所示， 观察第5条亮条纹的位置如图乙所 示.则可求出红光的波长λ＝_____m. 图6
d Δx . l
二、实验步骤
(如图3所示为安装仪器示意图)
返回
图3
1.把遮光管架在支架环上，其轴线与光具座的导轨基本平行.
2.在遮光管的一端装上双缝，并转动双缝座，使双缝与水平
面 垂直 .再装好单缝管.
二、实验步骤
返回
3.让灯泡灯丝及透镜中心与单缝中心 等高 .灯丝与单缝之间的距 离约为25 cm.点亮灯泡，上下或左右调节灯泡，使灯丝的放大 像及缩小像均成在 单缝中心 . 4.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，以调节单缝与双缝平行 ，直至看到白光的干
第五章 光的波动性
5.2 实验探究：用双缝干涉测量光的波长
学习目标定位
1.了解用双缝干涉测量光的波长的实验原理.
2.知道影响干涉条纹间距的因素.
3.观察白光及单色光的干涉图样.
4.能够利用双缝干涉实验测量单色光的波长.
知识储备区
知识链接
1.亮 明暗相间 2.0.775 8.473
新知呈现
1. l λ 2. 透镜 d 3. |x2－x1|
意Δx的测量.光波的波长很小，Δx的测量对波长的影响很大. Δx利用测量头测量 .可利用“累积法”测n条亮条纹间的距
a 离a，再求Δx＝ ，并且采用多次测量求Δx的平均值的 n－1
方法进一步减小误差.
四、误差分析
返回
典例精析
例1 如图4所示的双缝干涉实验，用绿光
照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹 .要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可 以(λ红＞λ绿＞λ紫)( A.增大S1与S2的间距 B.减小双缝屏到光屏的距离 C.将绿光换为红光 D.将绿光换为紫光 )
返回
l λ d
答案
见解析
典例精析
例3
返回
(2014· 全国大纲· 17)在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波
长为589 nm的光，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样.图样
上相邻两明纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为( C )
A.2.06×10－7m
C.1.68×10－4m
B.2.06×10－4m
单缝
双缝
测量头
学习探究区
一、实验原理
二、实验步骤 三、注意事项 四、误差分析
Baidu Nhomakorabea
一、实验原理
返回
1.观察干涉图样：光源发出的光经 滤光片 成为单色光，单色光通
过单缝 后相当于线光源，经双缝 产生稳定的干涉图样，通过屏可 以观察到明暗相间的干涉条纹.如果用白光通过双缝可以观察到 彩色 条纹. 2.测量光的波长：若双缝到屏的距离用 l表示，双缝间的距离用 d 表示，相邻亮条纹间的距离用Δx表示，则入射光的波长为λ＝ 实验中d是已知的，测出l、Δx即可测出光的波长λ.
条纹或者暗条纹，并记下它在游标尺上的读数 x1 ，然后转动手
轮，把分划线移向右边，并对准第n条(一般n可取7左右)干涉亮 条纹或暗条纹，这时游标尺的读数为xn，则相邻两条亮条纹或 暗条纹之间的距离为Δx＝
xn－x1 n －1
.
二、实验步骤
返回
待测的光波波长为： d xn － x1 d·Δx · λ＝ l ＝ l n－1 . 式中d为 双缝中心距离，其数值刻在双缝座上，一块为0.250 mm， 另一块为0.200 mm.l为双缝至光屏 (即分划板)之间的距离，当遮 光管未接长管时， l ＝ 600 mm ；当遮光管接上长管后， l ＝ 700 mm. 7.改变双缝间的距离d，重复上面步骤再测量一次.
三、注意事项
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1.单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的中心轴线 上，双缝到单缝的距离应相等. 2.测双缝到屏的距离l时用毫米刻度尺多次测量取平均值. 3. 测条纹间距 Δx 时，用测量头测出 n 条亮条纹间的距离 a ，求
a 出相邻两条亮条纹间的距离Δx＝ . n－1
四、误差分析
返回
实验中的双缝间距 d 是器材本身给出的，因此本实验要注
典例精析
解析 (1)由于测量红光的波长，因此用红色滤光片.由Δx＝ 可知要想测λ必须测定双缝到屏的距离l和条纹间距Δx. (2)由测量头的数据可知a1＝0，a2＝0.640 mm，
a2－a1 0.640 所以 Δx＝ ＝ mm＝1.60×10－4 m， 4 n－1
－3 －4 dΔx 3×10 ×1.60×10 λ＝ l ＝ m≈6.86×10－7 m. 0.70
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图4
典例精析
解析
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在双缝干涉实验中，相邻两个亮条纹(或暗条纹)间的中 l 心间距Δx＝ λ，要想增大条纹间距，可以减小两缝间距d，或 d 者增大双缝屏到光屏的距离 l，或者换用波长更长的光做实验 .
由此可知，选项C正确，选项A、B、D错误.
答案 C
典例精析
例2
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在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图5所示.
A.光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大
B.没有安装滤光片
C.单缝与双缝不平行
D.光源发出的光束太强
1
解析
2
3
安装实验器材时要注意：光束的中央轴线与遮光筒的
涉条纹最清晰.
二、实验步骤
返回
5. 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. 6. 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
D.1.68×10－3m
在双缝干涉实验中，相邻明条纹间距 Δx、双缝间距d与 lλ l 双缝到屏的距离l间的关系为Δx＝ λ，则双缝间距d＝ ＝ d Δx －9 1.00×589×10 m≈1.68×10－4m. －2 解析
0.350×10
自我检测区
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1.某同学在做双缝干涉实验时，按装置图安装好实验装置，在 光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于( )
双缝间的距离d＝3 mm.
图5
(1)若测定红光的波长，应选用________色的滤光片.实验时需要测 定的物理量有________和________.
典例精析
(2)若测得双缝与屏之间的距离为
返回
0.70 m，通过测量头(与螺旋测微
器原理相似，手轮转动一周，分 划板前进或后退0.500 mm)观察第 1条亮条纹的位置如图6甲所示， 观察第5条亮条纹的位置如图乙所 示.则可求出红光的波长λ＝_____m. 图6
d Δx . l
二、实验步骤
(如图3所示为安装仪器示意图)
返回
图3
1.把遮光管架在支架环上，其轴线与光具座的导轨基本平行.
2.在遮光管的一端装上双缝，并转动双缝座，使双缝与水平
面 垂直 .再装好单缝管.
二、实验步骤
返回
3.让灯泡灯丝及透镜中心与单缝中心 等高 .灯丝与单缝之间的距 离约为25 cm.点亮灯泡，上下或左右调节灯泡，使灯丝的放大 像及缩小像均成在 单缝中心 . 4.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，以调节单缝与双缝平行 ，直至看到白光的干
第五章 光的波动性
5.2 实验探究：用双缝干涉测量光的波长
学习目标定位
1.了解用双缝干涉测量光的波长的实验原理.
2.知道影响干涉条纹间距的因素.
3.观察白光及单色光的干涉图样.
4.能够利用双缝干涉实验测量单色光的波长.
知识储备区
知识链接
1.亮 明暗相间 2.0.775 8.473
新知呈现
1. l λ 2. 透镜 d 3. |x2－x1|
意Δx的测量.光波的波长很小，Δx的测量对波长的影响很大. Δx利用测量头测量 .可利用“累积法”测n条亮条纹间的距
a 离a，再求Δx＝ ，并且采用多次测量求Δx的平均值的 n－1
方法进一步减小误差.
四、误差分析
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典例精析
例1 如图4所示的双缝干涉实验，用绿光
照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹 .要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可 以(λ红＞λ绿＞λ紫)( A.增大S1与S2的间距 B.减小双缝屏到光屏的距离 C.将绿光换为红光 D.将绿光换为紫光 )
返回
l λ d
答案
见解析
典例精析
例3
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(2014· 全国大纲· 17)在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波
长为589 nm的光，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样.图样
上相邻两明纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为( C )
A.2.06×10－7m
C.1.68×10－4m
B.2.06×10－4m