高中物理 人教版选择性必修一第四章 4 实验：用双缝干涉测量光的波长课件.pptx

1、第四章光4实验：用双缝干涉测量光的波长1.掌握双缝干涉测量波长的原理.2.学会安装实验器材，并能进行正确的实验操作、测量光的波长.学习目标明确原理提炼方法精析典题提升能力随堂演练逐点落实课时对点练内容索引NEIRONGSUOYIN如图1所示，两缝之间的距离为d，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略.两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0l.则相邻两个亮条纹或暗条纹的一、实验原理明确原理提炼方法图图1中心间距：x .若已知双缝间距，再测出双缝到屏的距离l和条纹间距x，就可以求得光波的波长.双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头.另外，还

2、有学生电源、导线、刻度尺等.二、实验器材1.将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图2所示.三、实验步骤图图22.接好光源，打开开关，使灯丝正常发光.3.调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏.4.安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距510 cm，这时可观察白光的干涉条纹.5.在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹.四、数据处理1.安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹.2.使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心，记下此时手轮

3、上的读数a2，将该条纹记为第n条亮条纹，两条纹间距为a|a2a1|，则相邻两条亮条纹间的距离x3.用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的).4.重复测量、计算，求出波长的平均值.五、误差分析1.光波的波长很小，x、l的测量误差对波长的影响很大.2.在测量l时，一般用毫米刻度尺；而测x时，用千分尺且采用“累积法”.3.多次测量求平均值.1.双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件.2.滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去.3.安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，间距大约为510 c

4、m.4.测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心.六、注意事项一、实验原理与操作精析典题提升能力例1(多选)(2019天津市实验中学期中)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中(实验装置如图3)，下列说法正确的是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.测量某条干涉亮条纹位置时，应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐C.为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮 条纹间距xD.某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，可以采用的方法是改 用蓝光作为入射光图图3解析调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，故

5、A错误；测量某条干涉亮条纹位置时，应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，故B正确；n条亮条纹之间有n1个间距，相邻两条亮条纹的间距x ，故C正确；某同学用黄光作为入射光，根据x 可知，为了增大干涉条纹的间距，应采用波长大于黄光的红光或橙光，不可以改用波长比黄光短的蓝光作为入射光，故D错误.针对训练1(多选)某同学在做双缝干涉实验时，按装置图安装好实验装置，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于A.光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大B.没有安装滤光片C.单缝与双缝不平行D.光源发出的光束太强解析安装实验器材时要注意：光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合，光源与光屏正面相对，滤光片、单

6、缝和双缝中心位置在遮光筒轴线上，单缝与双缝要相互平行，才能使实验成功.当然还要使光源发出的光束不要太暗.综上所述，可知选项A、C正确.二、实验数据的处理例2(1)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，备有下列仪器：A.白炽灯 B.双缝C.单缝 D.滤光片E.光屏把以上仪器装在光具座上时，正确的排列顺序应该是_.(填写字母代号)ADCBE(2)已知双缝到光屏之间的距离l500 mm，双缝之间的距离d0.50 mm，单缝到双缝之间的距离s100 mm，某同学在用测量头测量时，调整手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮条纹的中心，然后他继续转动，使分划板中心刻线对准B亮条纹的中心，前后两次

7、游标卡尺的读数如图4所示.则入射光的波长_m(结果保留两位有效数字).6.4107图图4解析游标卡尺读数精确度为0.1 mm，A位置主尺读数为11 mm，游标尺读数为10.1 mm0.1 mm，读数为x111 mm0.1 mm11.1 mm，同理B位置读数为x215.6 mm，(3)实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善办法有_.A.改用波长较长的光(如红光)作为入射光B.增大双缝到屏的距离C.增大双缝到单缝的距离D.增大双缝间距AB针对训练2在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，调节测量头的位置，使分划板中心刻线对齐某亮条纹的中心，如图5所示，此时手轮的读数是_mm.转动测量头，使分划

8、板中心刻线向一侧移动到另一条亮条纹中心位置，再读出一组数.若实验测得4条亮条纹中心间的距离x0.960 mm.已知双缝间距d1.5 mm，双缝到屏的距离l100 cm，则对应的光波的波长为_cm.图图51.1804.8105解析根据手轮的读数规则，读数为1 mm18.00.01 mm1.180 mm；1.(2019南通市模拟)利用如图6所示的实验装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，下列说法正确的有_.A.实验装置中的元件分别为 滤光片、单缝、双缝B.将滤光片由紫色换成红色，干涉条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D.测量过程中误将5个条纹间距数成6个，波长测量值偏大1

9、23随堂演练逐点落实图图6解析滤光片的作用是使入射光变成单色光，单缝的作用是使入123射光变成线光源，双缝的作用是形成相干光源，其排列顺序合理，故A正确；将滤光片由紫色换成红色，波长变长，根据双缝干涉条纹的间距公式x 知，条纹间距x增大，故B正确；将单缝向双缝移动一小段距离后，由x 可知，x与此距离无关，故干涉条纹间距不变，故C错误；测量过程中，把5个条纹间距数成6个，导致x变小，则波长测量值偏小，故D错误.2.(2019武汉市华中师范大学第一附属中学期中)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图7所示，调整实验装置使屏上可以接收到清晰的干涉条纹.关于该实验，下列说法正确的是_.A.若将滤光

10、片向右平移一小段距离，光屏上相邻 两条亮条纹中心的距离增大B.若将光屏向右平移一小段距离，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大C.若将双缝间的距离d减小，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大D.若将滤光片由绿色换成红色，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大E.为了减少测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，则相邻两条亮 条纹间距x123图图7BCD可知x由双缝间的距离d、双缝到光屏的距123离l和入射光的波长共同决定，而将滤光片向右平移，条纹间距不变，A错误；将光屏向右平移一小段距离即l增大，可知x增大，B正确；将滤光片由绿色换成红色，可知波长变长，则光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大，D正确

11、；3.(2019全国卷)某同学利用图8所示装置测量某种单色光的波长.实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹.回答下列问题：(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可_；A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝123B图图8解析若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，123需要减小双缝到屏的距离l或增大双缝间的距离d，故B项正确，A、C、D项错误.(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x，则单色光的波长_；123(3)某次测量时，选用的双

12、缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm.则所测单色光的波长为_ nm(结果保留3位有效数字).123630解析将已知条件代入公式解得630 nm.1.(2020厦门外国语学校高二第二学期期中)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图1甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示.他改变的实验条件可能是A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏之间的距离D.换用频率更高的单色光源课时对点练1234567图图1解析改变条件后亮条纹之间的间距变大，由公式x 可知，要使x增大，可增

13、大双缝到光屏之间的距离l，C错；减小双缝之间的距离d，B对；换用波长更长，即频率更低的单色光源，D错；改变光源到单缝的距离不会改变x，A错.123456712345672.(多选)关于“用双缝干涉测量光的波长”的实验，正确的说法是A.实验时应调节各器件共轴，并且单缝和双缝的缝应相互平行B.观察到的白光的干涉图样是：在视野中可以看到彩色的干涉条纹，中央为一条白亮的零级干涉条纹；彩色条纹的排列，以零级亮条纹 为中心左右对称，在第一级亮条纹中紫色在最外侧C.看到白光的干涉条纹后，在单缝前面放上红色或绿色滤光片，即可 看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹，且红条纹的相邻条纹间距比 绿条纹的相邻条纹间距大D

14、.测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数3.如图2所示，A、B、C、D代表双缝产生的四种干涉图样，回答下面问题：(1)如果A图样是红光通过双缝产生的，那么换用紫光得到的图样用_图样表示最合适.1234567C图图2解析光源由红光换成紫光时，变小，(2)如果将产生B图样的双缝距离变小，那么得到的图样用_图样表示最合适.1234567D解析双缝距离d减小时，x变大，故选D；(3)如果将产生A图样的双缝到屏的距离变小，那么得到的图样用_图样表示最合适.1234567C解析双缝到屏的距离l变小，得到的图样的x变小，故选C；(4)如果将A图样的装置从空气移入水中，那么得到的干涉图样用_图

15、样表示最合适.1234567C解析将装置从空气移入水中时，波长减小，x也减小，故选C.4.(2020厦门一中高二下学期期中)某同学在做“用双缝干涉测量光的波长”的实验时，第一次分划板中心刻线对齐第2条亮条纹的中心时(如图3甲中的A)，游标卡尺的示数如图乙所示，第二次分划板中心刻线对齐第6条亮条纹的中心时(如图丙中的B)，游标卡尺的示数如图丁所示.已知双缝间距d0.5 mm，双缝到屏的距离l1 m，则：1234567图图3(1)图乙中游标卡尺的示数为_ cm.(2)图丁中游标卡尺的示数为_ cm.(3)所测光波的波长为_ m(保留两位有效数字).12345671.2501.7756.61075.

16、在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉仪按要求安装在光具座上，如图4所示，从仪器注明的规格可知，双缝间距d0.20 mm.现测得屏与双缝间的距离L60.0 cm.然后，接通电源使光源正常工作.1234567图图4(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米(mm)，游标尺上有50个分度.某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，干涉条纹如图5所示，他将分划板上的中心刻线对准a条纹，此时游标卡尺上的读数为x13.60 mm；接着再转动手轮，将分划板上的中心刻线对准b条纹，此时游标卡尺上的读数如图6所示，则x2_mm.1234567图图5 图图611.60解析游标卡尺的主尺读数为11 mm，游标尺读

17、数为0.02 mm650.60 mm，所以最终读数为x211.60 mm.1234567(2)两个相邻亮条纹(或暗条纹)间距离的表达式为x_(用x1、x2表示)；这种色光的波长的表达式_(用x、l、d表示).利用上述测量结果，代入数据计算可得_m(保留三位有效数字).12345676.671076.如图7甲所示是利用双缝干涉测量某单色光波长的实验装置，测得双缝屏到毛玻璃屏的距离l为0.2 m、双缝间的距离d为0.4 mm，图乙是通过该仪器的观测装置看到的毛玻璃屏上的干涉图样，其中1、2、3、4、5是亮条纹的编号，图丙、图丁是利用该仪器测光的波长时观察到的情景，图丙是测第1号亮条纹的位置，此时观

18、测装置上千分尺的读数为_ mm，图丁是测第4号亮条纹的位置，此时观测装置上千分尺的读数为_ mm.根据上面测出的数据可知，相邻两条亮条纹间的距离x_ mm，计算波长的数学表达式_，被测光的波长为_ nm.1234567图图70.5101.4850.325650解析题图丙是测第1号亮条纹的位置，此时千分尺的读数为0.5 mm0.011.0 mm0.510 mm；题图丁是测第4号亮条纹的位置，此时千分尺的读数为1 mm0.0148.5 mm1.485 mm；12345677.(2020唐山一中高二第二学期期中)在用双缝干涉测量光的波长的实验中，请按照题目要求回答下列问题：1234567(1)如图8

19、(a)、(b)两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是_.(a)图图8(2)将下表中的光学元件放在图(c)所示的光具座上组装成用双缝干涉测量光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长.1234567元件代号ABCDE元件名称 光屏 双缝 白光光源 单缝透红光的滤光片将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，各学光元件的排列顺序应为_.(填写元件代号)EDBA(3)已知该装置中双缝间距d0.50 mm，双缝到光屏的距离l0.50 m，在光屏上得到的干涉图样如图(d)所示，分划板在图中A位置时游标卡尺如图(e)所示，则其示数xA_ mm；在B位置时游标卡尺如图(f)所示，则相邻两条亮条纹间距x_ mm.1234567111.150.60(4)由以上所测数据，可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为_ m.(5)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将_(填“变大”“不变”或“变小”).12345676.0107变小本课结束更多精彩内容请登录：