2021_2022学年高中物理第13章4实验：用双缝干涉测量光的波长课件新人教版选修3_4

3．条纹间距 Δx 的测定
如图甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，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(向右)移动至分划板的中心刻线与条纹的中心对齐，如图乙 所示记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出 n 个亮纹间的
a 距离 a，可求出相邻两亮纹间的距离 Δx＝_n_－__1_.
二、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．
三、实验步骤 1．按图所示安装仪器．
2．将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的中心轴线 上．
3．使光源发光，在光源和单缝之间加红(绿)色滤光片，让通过 后的条形光斑恰好落在双缝上，通过遮光筒上的测量头，仔细调节 目镜，观察单色光的干涉条纹，撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩 色条纹)．
1．双缝到屏的距离 l 的测量误差 因本实验中双缝到屏的距离非常长，l 的测量误差不太大，但也 应选用毫米刻度尺测量，并用多次测量求平均值的办法减小相对误 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时读数不准确． (4)利用“累积法”测 n 条亮纹间距，再求 Δx＝n－a 1，并且采用 多次测量求 Δx 的平均值的方法进一步减小误差．
6．用刻度尺测量双缝到光屏的距离 l(d 量已知的)． 7．重复测量、计算，求出波长的平均值． 8．换用另一滤光片，重复实验．
四、误差分析 本实验为测量性实验，因此应尽一切办法减少有关测量的误 差．实验中的双缝间距 d 是器材本身给出的，因此本实验要注意 l 和 Δx 的测量．光波的波长很小，l、Δx 的测量对波长的影响很大．
实验探究 1 实验操作过程及仪器读数 【例 1】 在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如下 图)：
(1)下列说法哪一个是错误的________．(填选项前的字母) 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．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与 该亮纹的中心对齐 C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出 n 条亮纹间的距离 a， 求出相邻两条亮纹间距 Δx＝n－a 1
五、注意事项 1．双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，要轻拿轻放， 不要随 便拆分遮光筒、测量头等元件． 2．安装时，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，并使单缝、双缝平行且竖直． 3．光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近． 4．实验中会出现屏上的光很弱的情况，主要是灯丝、单缝、双 缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹是否清晰与单缝和双缝是 否平行有关系．

4．加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手 轮，分划板的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下手轮的读数，然 后继续转动使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐另一条纹中 心，记下此时手轮读数和移过分划板中心刻度线的条纹数 n.
5．将两次手轮的读数相减，求出 n 条亮纹间的距离 a，利用公 式 Δx＝n－a 1，算出条纹间距，然后利用公式 λ＝dl Δx，求出此单色 光的波长 λ(d 仪器中已给出，l 可用米尺测出)．
第十三章 光
4 实验：用双缝干预测量光的波长
[学习目标] 1.了解光波产生稳定干涉图样的条件.2.观察白光 及单色光的双缝干涉图样.3.掌握用公式 Δx＝dl λ 测定波长的方法.4.会 用测量头测量条纹间距离．
一、实验原理与方法 1．相邻明纹(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 d，双缝到屏的距离 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 可看作直角三角形．有：r2－r1＝dsin θ(令 ∠S2S1M＝θ)．
则：x＝ltan θ≈lsin θ
有：r2－r1＝dxl
若 P 处为亮纹，则 dxl ＝±kλ，(k＝0,1,2…)
解得：x＝±kdl λ.(k＝0,1,2…)
l
相邻两亮纹或暗纹的中心距离：Δx＝_d_λ _.
2由．公测式量Δ原x理＝_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，只要测出相邻两明 条纹(或相邻两暗条纹)中心间距 Δx，即可由公式 λ＝_dl_Δ_x_计算出入射 光波长的大小．
(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为______mm.
[解析] (1)放上单缝和双缝后，由于发生干涉现象没法调节光源 的高度，故 A 项错误．
(2)按读数规则，读出示数为：1.5 mm＋47.0×0.01 mm＝1.970 mm.
[答案] (1)A (2)1.970
实验探究 2 实验数据处理 【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“不能”)看到明暗相间的条纹．