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课件网) 人教版选修3-4课件： 第十三章 4 实验用双缝干涉测量光的波长 探究突破 一、实验目的 1.观察白光及单色光的双缝干涉图样。 二、实验原理 1.相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx与入射光波长λ之间的定量关系推导 如下图所示,双缝间距d,双缝到屏的距离l。双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0。对屏上与P0距离为x的一点P,两缝与P的距离PS1=r1,PS2=r2。在线段PS2上作PM=PS1,则S2M=r2-r1,因d?l,三角形S1S2M可看作直角三角形。则 r2-r1=dsin θ(令∠S2S1M=θ)。 另x≈ltan θ≈lsin θ 2.测量原理 三、实验器材 双缝干涉仪(包括:光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头,其中测量头又包括:分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺。 四、实验步骤 1.观察双缝干涉图样 (1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如图所示。 (2)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,使双缝与单缝平行,二者间距约为5 cm~10 cm,这时可观察到白光的干涉条纹。 (5)在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹。 2.测定单色光的波长 (1)安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹。 (2)使分化板的中心刻线对齐某条亮条纹的中央,如图所示。记下手轮上的读数a1,转动手轮,使分化板中心刻线移到另一亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数a2,得出n个亮条纹间的距离为a=|a2- (3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)。 (4)重复测量、计算,求出波长的平均值。 (5)换用不同的滤光片,重复实验。 五、数据处理 2.用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(双缝间距d是已知的)。 4.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。 狭缝宽度要适度,光线亮度要充足;单缝与双缝要平行,缝间距离要适度;中心对准条纹处,移动标尺好读数。 六、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l和Δx的测量。光波的波长很小,l、Δx的测量对波长的影响很大。 1.l用毫米刻度尺测量,如果可能,可多次测量求平均值。 2.Δx利用测量头测量。可利用“累积法”测n条亮纹间距,再求 七、注意事项 1.双缝干涉仪是比较精密的实验仪器,要轻拿轻放,不要随便拆分遮光筒、测量头等元件。 2.安装时,要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上,并使单缝、双缝平行且竖直。 3.光源使用线状长丝灯泡,调节时使之与单缝平行且靠近。 4.实验中会出现屏上的光很弱的情况,主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致;干涉条纹是否清晰与单缝和双缝是否平行有关系。 典例剖析 一、对实验装置及原理的考查 例题1在用双缝干涉测光的波长实验中(实验装置如图): (1)下列说法错误的是 。(填选项前的字母)? 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.测量某条干涉亮纹位置时,应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐 (2)测量某亮纹位置时,手轮上的示数如图,其示数为 mm。? 解析:(1)应先调节光源高度、遮光筒中心及光屏中心后再放上单、双缝,选项A不正确。测微目镜分划板中心刻线应与亮纹中心对齐,使得移动过程测出的条纹间距较为准确,选项B正确。测微目镜移过n条亮纹,则亮条纹间距Δx= ,选项C正确。故选A。 (2)主尺读数是1.5 mm,螺旋读数是47.0×0.01 mm,因此示数为1.970 mm。 答案:(1)A (2)1.970 二、实验数据处理和误差分析 例题2在用双缝干涉测光的波长实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图甲所示),并选用缝间距d=0.20 mm 的双缝屏。从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离l=700 mm。然后,接 ... ...
