四川省广安市岳池县第一中学高中物理《5.2 学生实验：用双缝干涉测量光的波长》学案 教科版选修3-4VIP免费

学案2学生实验：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．1．单色光干涉图样的特点：中央为条纹，两边是的条纹．2．用游标为20分度的卡尺测量某物体的长度时，示数如图1甲所示，读数为cm，用螺旋测微器测另一物体的长度时，示数如图乙所示，读数为mm.图11．单色光发生双缝干涉时，相邻两条亮条纹(或暗条纹)的中心距离是Δx＝λ.2．实验器材双缝干涉实验仪(包括：光具座、光源、、滤光片、、、遮光管、光屏及，其中测量头又包括：游标尺、分划板、滑块座、滑块、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺．3．条纹间距Δx的测定如图2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使分化板的中心刻线对齐某条亮条纹的中央，如图乙所示，记下手轮上的读数x1；转动手轮，使分化板中心刻线移至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数x2，得出n个亮条纹间的距离为x＝|x2－x1|，则相邻两亮条纹间距Δx＝.图2一、实验原理1．观察干涉图样：光源发出的光经成为单色光，单色光通过后相当于线光源，经产生稳定的1干涉图样，通过屏可以观察到的干涉条纹．如果用白光通过双缝可以观察到条纹．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即可测出光波长λ.二、实验步骤(如图3所示为安装仪器示意图)图31．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，使双缝与水平面再装好单缝管．3．让灯泡灯丝及透镜中心与单缝中心灯丝与单缝之间的距离约为25cm.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，直至看到白光的干涉条纹最清晰．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或的干涉条纹，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，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＝.待测的光波波长为：λ＝＝·.式中d为，其数值刻在双缝座上，一块为0.250mm，另一块为0.200mm.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＝600mm；当遮光管接上长管后，l＝700mm.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，求出相邻两条亮条纹间的距离Δx＝.四、误差分析实验中的双缝间距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条亮条纹间的距离a，再求Δx＝，并且采用多次测量求Δx的平均值的方法进一步减小误差．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)()2图4A．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．将绿光换为紫光例2在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图5所示．双缝间的距离d＝3mm.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________．(2)若测得双缝与屏之间的距离为0.70m，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0.500mm)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＝___...