高中物理 第十三章 4实验：用双缝干涉测光的波长教案 新人教版选修3-4

实验：用双缝干涉测光的波长

(一)目的

了解光波产生稳定的干涉现象的条件；观察双缝干涉图样；测定单色光的波长。 (二)原理

据双缝干涉条纹间距λd

L

x =∆得，波长x L d ∆⋅=λ。已知双缝间距d ，再测出双缝到

屏的距离L 和条纹间距Δx ，就可以求得光波的波长。

(三)器材

实验装置采用双缝干涉仪，它由各部分光学元件在光具座上组成，如图实1所示，各部分元件包括光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏。

(四)步骤

1.将光源和遮光筒安装在光具座上,调整光源的位置,使光源发出的光能平行地进入遮光筒并照亮光屏.

2.放置单缝和双缝,使缝相互平行,调整各部件的间距,观察白光的双缝干涉图样.

3.在光源和单缝间放置滤光片,使单一颜色的光通过后观察单色光的双缝干涉图样.

4.用米尺测出双缝到光屏的距离L,用测量头测出相邻的两条亮(或暗)条纹间的距离Δx.

5.利用表达式x L

d

∆⋅=

λ,求单色光的波长. 6.换用不同颜色的滤光片,观察干涉图样的异同,并求出相应的波长. (五)注意事项

1.放置单缝和双缝时,必须使缝平行,并且双缝和单缝间的距离约为5~10cm.

2.要保证光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒和光屏的中心在同一条轴线上。

3.测量头的中心刻线要对应着亮(或暗)条纹的中心.

4.为减小实验误差,先测出n 条亮(或暗)条纹中心间的距离a,则相邻两条亮(或暗)条纹间的距离

光源

滤光片 单缝 双缝

遮光筒

屏

图实1

图实 2

1

-=

∆n

a x . (六)例题

例1.（1）如图实2所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为①光源、②______、③______、④______、⑤遮光筒、⑥光屏。对于某种单色光，为增加相邻亮纹（暗纹）间的距离，可采取____________或_____________的方法。

（2）如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件 是 （填数字代号）；

（3）转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读下手轮的读数如图实3所示。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹，读下手轮的读数如图实4所示。则：条纹的间距是 mm ；

（4）如果已经量得双缝的间距是0.30mm 、双缝和光屏之间的距离是900mm ，则待测

光的波长是 m （取三位有效数字）。

第（1）问是考查基本常识。②滤光片、③单缝、④双缝。第（2）问则在教材的基础上有所深化。滤光片②是为了产生单色光，单缝③是为了产生相同频率的光射向双缝④，双缝④将一束单色光分为两束频率相同的相干光束，它们的设置都是为了满足干涉的条件。而激光本身已经具备很好的相干性，所以②③这两个部件的设置就都没有必要了。第（3）问考螺旋测微器的读数，第一个是0.045mm ，第二个是14.535mm ，它们的差值是14.490mm ，中间跨越了10－1 = 9个条纹间距，所以条纹间距是

第（4）考本实验的原理

(七)习题

1.在光的干涉实验中，如果两条狭缝间的距离增加一倍，光的波长减半，则相邻两暗条纹间的距离是原来的（ ）

A.4倍

B.0.5倍

C.0.25倍

D.不变

2.在双缝干涉实验中，用黄光得到一个干涉图样，若要使其干涉条纹间的距离变宽，可以

m m mm

mm x L d 71037.5310610.190030.0-⨯=-⨯⨯=∆•=

λmm x 610.19

490.14==∆图实3

图实4

采取的办法是（ ）

A.换用绿色的滤光片

B.换用红色的滤光片

C.使光源发出的光更强一些

D.使光屏向双缝靠拢一些

3.某同学按实验装置安装好仪器后，观察光的干涉现象，获得成功.若他在此基础上对仪器的安装作如下改动，但还能使实验成功的是（ ）

A.将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，其他不动

B.将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动

C.将单缝向双缝移动少许，其他不动

D.将单缝与双缝的位置互换，其他不动

4.在双缝干涉实验中,用白炽灯做光源在屏上出现了彩色干涉条纹,若用红色和绿色玻璃片各挡住一条缝,则屏上会出现( )

A.红色干涉条纹

B. 绿色干涉条纹

C. 红绿相间的干涉条纹

D.无干涉条纹

5.分别以红光和紫光先后用同一装置进行双缝干涉实验,在屏上得到相邻的明条纹的距离分别为Δx 1和Δx 2,则( ) A. Δx 1<Δx 2 B. Δx 1>Δx 2

C.若双缝间距离d 减小,而其他条件保持不变,则 Δx 1增大

D. 若双缝间距离d 减小,而其他条件保持不变,则 Δx 1不变

6．双缝干涉实验装置如图实 5所示，红光通过单缝S 后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S 1和S 2与单缝S 的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。则下列说法正确的是（ ）

A ．若只减小两条狭缝S 1、S 2之间的距离，条纹间距将增大

B ．若只减小两条狭缝与屏之间的距离，条纹间距将增大

C ．若只在两条狭缝与屏之间插入一块与屏平行的平板玻璃砖，条纹间距将增大

D ．若只把用红光照射改为用绿光照射，条纹间距将增大

7.利用图实 6中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法,其中正确的是( )

A.将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄

B.将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽

屏

P P 1

白炽灯

滤光片

单缝

双缝

遮光筒

屏