新课标2019版高考物理一轮复习实验16用双缝干涉测光的波长课件.ppt

1、实验16用双缝干涉测光的波长,-2-,一、实验目的1.观察单色光的双缝干涉图样。2.测定单色光的波长。二、实验原理如图甲所示,电灯发出的光,经过滤光片后变成单色光,再经过单缝S时发生衍射,这时单缝S相当于一个单色光源,衍射光波同时到达双缝S1和S2之后,再次发生衍射,S1、S2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源,透过S1、S2双缝的单色光波在屏上相遇并叠加,S1、S2到屏上P点的路程分别为r1、r2,两列光波传到P的路程差r=|r1-r2|,设光波波长为。,-3-,(1)若r=n(n=0,1,2,),两列波传到P点互相加强,P点出现明条纹。(2)若r=(2n+1) (n=0,1,2,),

2、两列波传到P点互相减弱,P点出现暗条纹。这样就在屏上得到了平行于双缝S1、S2明暗相间的干涉条纹。相邻两条明(暗)条纹间的距离x与入射光波长、双缝S1、S2间距离d及双缝与屏的距离l有关,其关系式为x= ,因此,只要测出x、d、l即可测出波长。,-4-,两条相邻明(暗)条纹间的距离x用测量头测出。测量头由分划板、目镜、手轮等构成。如图乙所示。转动手轮,分划板会左右移动。测量时,应使分划板中心刻线对齐条纹的中心(如图丙所示),记下此时手轮上的读数为a1;再转动手轮,使分划板向一侧移动,当分划板中心刻线对齐另一条相邻的条纹中心时,记下手轮上的刻度数a2,两次读数之差就是这两条相邻条纹间的距离,即x

3、=|a1-a2|。,-5-,三、实验器材光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺。四、实验步骤1.安装仪器。(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。(2)接好光源,打开开关,使白炽灯正常发光。调节各部件的高度,使光源发出的光能沿轴线到达光屏。(3)安装单缝和双缝,中心位于遮光筒的轴线上,使双缝和单缝的缝平行。,-6-,2.观察与记录。(1)调单缝与双缝间距为510 cm时,观察白光的干涉条纹。(2)在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹。(3)调节测量头,使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心,记下手轮上的读数a1;转动手轮,使分划

4、板向一侧移动,当分划板中心刻度线与第n条相邻的明条纹中心对齐时,记下手轮上的刻度数a2,则相邻两条纹间的距离x= 。(4)换用不同的滤光片,测量其他色光的波长。五、数据处理,-7-,六、注意事项1.调节双缝干涉仪时,要注意调节光源的高度,使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。2.放置单缝和双缝时,缝要相互平行,中心大致位于遮光筒的轴线上。3.调节测量头时,应使分划板中心刻线和条纹的中心对齐,记清此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐,记下此时手轮上的读数,两次读数之差就表示这两个条纹间的距离。4.不要直接测x,要测几个条纹的间距,计算得x,这样可以减小误差。

5、5.白光的干涉观察到的是彩色条纹,其中白色在中央,红色在最外边。,-8-,考点一,考点二,实验原理与操作例1现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉实验装置,用以测量红光的波长。(1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、A。,-9-,考点一,考点二,(2)本实验的步骤有:取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮;按合理的顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;用刻度尺测量双缝到屏的距离;用测量头(其读数方法

6、同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。在操作步骤时还应注意和。,答案,解析,-10-,考点一,考点二,例2在观察光的干涉现象的实验中,将两片刀片合在一起,在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝;按如图所示的方法,让激光束通过自制的双缝,观察在光屏上出现的现象。(1)保持缝到光屏的距离不变,换用不同间隙的双缝,双缝的间隙越小,屏上明暗相间的条纹间距(选填“越大”或“越小”)。,-11-,考点一,考点二,(2)保持双缝的间隙不变,光屏到缝的距离越大,屏上明暗相间的条纹间距(选填“越大”或“越小”)。(3)在双缝间的距离和双缝与屏的距离都不变的条件下,用不同颜色的光做实验,发现用蓝色光做实验在屏上明暗

7、相间的条纹间距比用红色光做实验时(选填“大”或“小”)。(4)在该实验中,若所用激光的波长为5.3010-7 m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差为1.8510-6 m,则在这里出现的应是(选填“亮条纹”或“暗条纹”)。,答案,解析,-12-,考点一,考点二,数据处理与误差分析例3(1)(多选)如图所示是用双缝干涉测光波波长的实验示意图,图中是光源、是滤光片、是单缝、是双缝、是光屏。下列操作能增大光屏上相邻两亮条纹之间距离的是()A.增大和之间的距离B.增大和之间的距离C.将绿色滤光片改成红色滤光片D.增大双缝之间的距离(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

8、数字代号)。,-13-,考点一,考点二,(3)转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹,读出手轮的读数如图甲所示。继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第10条亮条纹,读出手轮的读数如图乙所示。则相邻两亮条纹的间距是mm(结果保留三位有效数字)。(4)在(3)前提下,如果已经量得双缝的间距是0.30 mm,双缝和光屏之间的距离是900 mm,则待测光的波长是 m(结果保留三位有效数字)。,答案,解析,-14-,考点一,考点二,规律总结用双缝干涉测光的波长问题的解决方法(1)明确双缝干涉条纹间距公式x= 中各物理量的意义,其中x是相邻两条亮条纹(或暗条纹)的中心间距,d是双缝之间的距离,l

9、是双缝到屏的距离,为光的波长。(2)熟记求解相邻两条亮条纹(或暗条纹)间的距离的公式x= 中各物理量的意义。a1是使分划板的中心刻线对齐某条亮纹的中央时记下的手轮上的读数,将该条纹记为第1条亮纹,a2是转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一条亮纹的中央时记下的手轮上的读数,并将该条纹记为第n条亮纹。,-15-,考点一,考点二,(4)将各物理量统一为国际单位制代入求解。,-16-,1.用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间的距离d的大小恰好是图丁中游标卡尺的读数;双缝到毛玻璃屏间的距离的大小由图丙中的毫米刻度尺读出;实验时先移动测量头(如图甲所示)上的手轮,把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹(如

10、图乙所示),并记下螺旋测微器的读数x1(如图戊所示),然后转动手轮,把分划线向右移动,直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器的读数x2(如图己所示),由以上测量数据求该单色光的波长。(结果保留两位有效数字),-17-,-18-,答案 8.010-7 m,-19-,2.在用双缝干涉测光的波长的实验中,实验装置如图甲所示。 (1)某同学以线状白炽灯为光源,对实验装置进行调节并观察了实验现象后,总结出以下几点:A.灯丝与单缝和双缝必须平行放置B.干涉条纹与双缝垂直C.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关D.干涉条纹的间距与光的波长有关以下几点中,你认为正确的是。,-20-,(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时,手轮上的示数如图乙所示,该读数为 mm。 (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x时,测量值(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。,-21-,答案 (1)AD(2)0.700(3)大于,