第4节 实验:用双缝干涉测量光的波长 (实验课基于经典科学探究) 一、实验装置 二、实验原理 光源发出的光经滤光片(装在单缝前)成为单色光,把单缝照亮。单缝相当于一个线光源,它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏,可以在这个屏上观察到干涉条纹,并由λ=Δx计算出光的波长。透镜的作用是使射向单缝的光更集中。 三、物理量的测量(双缝间的距离d已知) (1)l的测量:双缝到屏的距离l可以用刻度尺测出。 (2)Δx的测量:相邻两条亮条纹间的距离Δx需用测量头测出。测量头由分划板、目镜、手轮等构成。 一、实验步骤 1.将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃依次安放在光具座上。 2.接好电源,打开开关,使灯丝正常发光。 3.调节各器件的高度,使灯丝发出的光能沿遮光筒的轴线到达毛玻璃屏。 4.安装双缝和单缝,中心大致位于遮光筒的轴线上,使双缝与单缝平行,两者间距5~10 cm,这时可观察白光的双缝干涉条纹。 5.在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹。 6.测量双缝到屏的距离l和相邻两条亮条纹间的距离Δx。 7.分别改变滤光片的颜色和双缝的间距,观察干涉条纹的变化,并求出相应的波长。 二、数据处理 1.安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹。 如图所示。 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,记下此时手轮上的读数a2,将该条纹记为第n条亮条纹,则相邻两亮条纹间距Δx=。 3.用刻度尺测量双缝到屏间的距离l(d是已知的)。 4.重复测量、计算,求出波长的平均值。 三、误差分析 产生原因 减少方法 偶然误差 l和Δx的测量 多次测量取平均值 系统误差 分划板中心刻线与干涉条纹不平行 调节单、双缝使分划板中心刻线与干涉条纹平行 四、注意事项 1.放置单缝和双缝时,必须使缝平行。 2.要保证光源、滤光片、单缝、双缝和毛玻璃屏的中心在同一条轴线上。 3.测量头的中心刻线要对着亮(或暗)条纹的中心。 4.要多测几条亮条纹(或暗条纹)中心间的距离,再求Δx。 5.照在毛玻璃屏上的像很弱,主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头、遮光筒不共轴所致。干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行。 [关键点反思] 1.实验装置中单缝和双缝的作用是什么 2.根据Δx=λ,改变什么条件可以增大相邻亮条纹的距离以便于测量 3.实验中为什么不直接测出相邻两条亮条纹间的距离Δx,而要测出n条亮条纹间的距离,再求平均值 考法(一) 实验基本操作 [例1] 图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中: (1)观察到较模糊的干涉条纹,要使条纹变得清晰,值得尝试的是 。 A.旋转测量头 B.增大单缝与双缝间的距离 C.调节拨杆使单缝与双缝平行 (2)要增大观察到的条纹间距,正确的做法是 。 A.减小单缝与光源间的距离 B.减小单缝与双缝间的距离 C.增大透镜与单缝间的距离 D.增大双缝与测量头间的距离 听课记录: [微点拨] (1)牢记实验仪器在光具座上的排列顺序。 (2)弄清影响条纹清晰度的因素。 (3)弄清影响条纹间距的因素。 考法(二) 数据处理和误差分析 [例2] (2025·河北邯郸阶段练习)如图1所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验时,将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上,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)在组装仪器时单缝和双缝应该相互 放置。(选填“垂直”或“平行”) (2)在某次测量绿光的波长实验中,将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐,将该亮条纹记为第1条亮条纹,此时手轮上的示数如图2所示,则此时的示数为 mm,然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐,此时手轮上的示数如图3 ... ...
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