(山东省专用)2018_2019学年高中物理第十三章光第4节实验用双缝干涉测量光的波长课件新人教版选修3_4

3．测量 Δx 的方法 测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图甲所示，测量时 先转动测量头，让分划板中心刻线与干涉条纹平行，然后转动手 轮，使分划板向左(或向右)移动至分划板的中心刻线与条纹的中 心对齐，记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出 n 个 亮纹间的距离 a，则可求出相邻两亮纹间的距离 Δx＝n－a 1。
(3)在光源及单缝之间加上一凸透镜，调节光源及单缝的位 置，使光源灯丝成像于单缝上，可提高双缝干涉条纹的亮度， 使条纹更加清晰，如图所示。
五、数据处理 (1)转动手轮，使分划板中心刻线对齐某条亮纹的中央，记下手 轮上的读数 a1；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一条亮条纹 的中央，记下此时手轮上的读数 a2；并记下两次测量的条纹数 n， 则相邻两亮条纹间距 Δx＝|an2－－a11|。 (2)用刻度尺测量双缝到光屏的距离 l(双缝间距 d 是已知的)。 (3)将测得的 l、Δx 代入 Δx＝dl λ 求出光的波长 λ。 (4)多次重复上述步骤，求出波长的平均值。 (5)换用不同的滤光片，重复上述实验。
七、误差分析 (1)测双缝到屏的距离 l 带来的误差，可通过选用毫米刻度尺， 进行多次测量求平均值的办法减小误差。 (2)测条纹间距 Δx 带来的误差。 ①干涉条纹没有调到最清晰的程度。 ②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。 ③测量多条亮条纹间距离时读数不准确。
[例 1] 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如 图甲所示。
(2)将单缝和双缝安装在光具座上，使线状光源、单缝及双缝 三者的中心位于遮光筒的轴线上，并注意使双缝与单缝相互平行， 在遮光筒有光屏一端安装测量头，如图所示，调整分划板位置到 分划板中心刻线位于光屏中央。
2．观察双缝干涉图样 (1)调节单缝的位置，使单缝和双缝间距离保持在 5～10 cm， 使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时通过测量头 上的目镜观察干涉条纹，若干涉条纹不清晰，可通过遮光筒上的 调节长杆轻轻拨动双缝，即可使干涉条纹清晰明亮。在屏上就会 看到白光的双缝干涉图样。 (2)将红色(或绿色)滤光片套在单缝前面，通过目镜可看到单 色光的双缝干涉条纹。
六、注意事项 (1)放置单缝和双缝时，必须使缝平行。 (2)要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条 轴线上。 (3)测量头的中心刻线要对着亮(或暗)纹的中心。 (4)要多测几条亮纹(或暗纹)中心间的距离，再求 Δx。 (5)照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测 量头与遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双 缝不平行。
(3)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，如图丙所示。则在这种情况下测量干涉条纹的间距 Δx 时， 测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
[解析] (1)为使屏上的干涉条纹清晰，灯丝与单缝和双缝必 须平行放置，所得到的干涉条纹与双缝平行；由 Δx＝dl λ 可知， 条纹的疏密程度与双缝间距离、光的波长有关，所以 A、C、D 选项正确。
第4节
实验：用双缝干涉测量光的波长
一、实验目的 (1)观察白光及单色光的双缝干涉图样。 (2)掌握用公式 Δx＝dl λ 测定单色光的波长的方法。
二、实验原理 1．相邻亮纹(或暗纹)间的距离 Δx 与入射光波长 λ 之间的定量 关系推导 如图所示，双缝间距为 d，双缝到屏的距 离为 l。双缝 S1、S2 的连线的中垂线与屏的交 点为 P0。对屏上与 P0 距离为 x 的一点 P，两 缝与 P 的距离 PS1＝r1，PS2＝r2。在线段 PS2 上作 PM＝PS1，则 S2M＝r2－r1，因 d≪l，三角形 S1S2M 可看做直角三角形。
(1)以线状白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实验 现象后，总结出以下几点：
A．灯丝和单及双缝必须平行放置 B．干涉条纹与双缝垂直 C．干涉条纹疏密程度与双缝宽度有关 D．干涉条纹间距与光的波长有关 以上几点中你认为正确的是________。
(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条刻度线时，手轮上 的示数如图乙所示，该读数为________mm。
(2)固定刻度读数为 0.5 mm，可动刻度读数为 20.4，所以测 量结果为 0.5 mm＋20.4×0.01 mm＝0.704 mm。
(3)测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上， 由几何知识可知测量头的读数大于条纹间的实际距离。
[答案] (1)ACD (2)0.704 (3)大于
[例 2] 利用双缝干涉测定单 色光波长，某同学在做该实验时， 第一次分划板中心刻度对齐 A 条纹 中心时(图甲)，游标卡尺的示数如图 丙所示，第二次分划板中心刻度对 齐 B 条纹中心时(图乙)，游标卡尺的 示数如图丁所示，已知双缝间距为 0.5 mm，从双缝到屏的距离为 1 m， 则图丙中游标卡尺的示数为_______ mm。图丁游标卡尺的示数为 ______ mm。在实验中，所测单色光的波长为_____ m。在本实验中 如果在双缝上各有一个红色和绿色滤光片，那么在光屏上将 ________(选填“能”或者“不能”)看到明暗相间的条纹。
有：r2－r1＝dsin θ(令∠S2S1M＝θ)。① 另：x＝ltan θ≈lsin θ② 由①②得 r2－r1＝d xl ， 若 P 处为亮纹，则 d xl ＝±kλ(k＝0，1，2，…)， 解得：x＝±kdl λ(k＝0，1，2…)， 相邻两亮纹或暗纹的中心间距：Δx＝dl λ。
2．测量原理 由公式 Δx＝dl λ 可知，在双缝干涉实验中，d 是双缝间距，是 已知的；l 是双缝到屏的距离，可以测出，那么，只要测出相邻两 亮条纹(或相邻两暗条纹)中心间距 Δx，即可由公式 λ＝dl Δx 计算出 入射光波长的大小。
三、实验器材 双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮 光筒、光屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、 学生电源、导线、米尺。 四、实验步骤 1．器材的安装与调整 (1)先将光源(线状光源)、遮光筒依次放于光具座上，如图所示， 调整光源的高度，使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮。