2014高考总复习方略实验专项精讲课件：实验十四　用双缝干涉测光的波长（34张PPT）.ppt

1、实验十四 用双缝干涉测光的波长实验目的和器材实验原理实验目的1了解光产生稳定干涉现象的条件2观察白光及单色光的双缝干涉图样3掌握用测量头测量条纹间距的方法4测单色光的波长实验目的和器材实验原理实验器材双缝干涉仪（光具座、单缝片、双缝片、滤光片、遮光筒、光屏、光源、测量头），电源，导线，刻度尺1.光源发出的光经滤光片后成为单色光，单色光通过单缝后，相当于线光源，再经双缝射出的两束光即为相干光，在屏上产生稳定的干涉图样2.由条纹间距公式项基本原则得可以计算出光的波长，其中双缝间距d是已知的，双缝到屏的距离l可以用米尺测出，条纹间距y用测量头测出【实验过程】1.安装双缝干涉仪(1)先将光源（线状光源

2、）、遮光筒、光屏依次放于光具座上，如图所示，调整光源的高度，使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮。(2)将单缝和双缝安装在光具座上，在遮光筒有光屏一端安装测量头，如图所示。光源、单缝、双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上。双缝与单缝平行。调整分划板位置，使分划板中心刻线位于光屏中央。2.观察双缝干涉图样(1)调节单缝的位置，使单缝和双缝间距离保持在510 cm，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时通过测量头上的目镜观察干涉条纹，若干涉条纹不清晰，可通过遮光筒上的调节长杆轻轻拨动双缝，即可使干涉条纹清晰明亮。在屏上就会看到白光的双缝干涉图样。(2)将红色（或绿色）滤光片套在单缝前面，通

3、过目镜可看到单色光的双缝干涉条纹。(3)改变滤光片和双缝，观察干涉图样的变化。3测量单色光波长(1)转动测量头上的手轮，使分划板中心刻线对齐某一条亮条纹中心，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板中心刻线对齐另一条亮条纹中心，记下手轮上的读数a2。(2)测出n条亮纹间的距离a=a2-a1，进而求出相邻两条亮条纹间距离:。(3)双缝间的距离d是已知的，双缝到屏的距离l用米尺测出，利用表达式求单色光的波长。(4)换用不同颜色的滤光片重复上述步骤，并求出相应的波长。【误差分析】1.刻度尺和测量头出现的读数误差对实验结果的影响很大；因此采取多测几条条纹间距和多次测量取平均值的办法减小误差。2.单缝、

4、双缝不是严格相互平行，其中心没有位于遮光筒的轴线上以及单缝到双缝的距离不是严格相等造成误差。应尽量把单缝、双缝调平行，调节单缝到双缝的距离相等并使它们的中心大致位于遮光筒的轴线上【注意事项】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、双缝相互平行。3滤光片、单缝、双缝等如有灰尘，应用擦镜纸或干净软布轻轻擦去。4光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。5双缝干涉演示仪的测量头有两种，一种相当于螺旋测微器，一种相当于游标卡尺，具体应用时要加以区别。【实验改进】应用双棱镜进行干涉实验

5、1.实验器材钠光灯、双棱镜、可调狭缝、凸透镜、毛玻璃屏、测微目镜、读数显微镜、白炽灯、氦氖激光器、短焦距扩束透镜、光具座、滑块等。2实验原理双棱镜是由玻璃制成的等腰三角形棱镜，有两个非常小的小棱角（约1）和一个非常大的钝角。其干涉光路如图所示，经钠光灯N照明，从狭缝S发出的单色光经双棱镜B折射后形成两束相干光，它们相当于从狭缝S的两个虚像S1和S2射出的两束相干光，在两束光的重叠区域发生干涉，结果在观察屏P上形成等间距的明暗交替的直线状干涉条纹。3实验光路实验光路如图所示，N是钠光灯，S为宽度可调的狭缝，B是双棱镜（镶嵌在一金属框内，棱脊方位可微调），E是测微目镜，L为凸透镜。为了便于调节和测

6、量，将所有仪器、元件都安装在光具座上。双棱镜干涉实验与双缝干涉实验的原理基本相同，不同之处在于双棱镜干涉是以两个虚像为两个相干光源代替两条狭缝，两个虚像光源之间的距离即为狭缝之间的距离，其他情况基本相同。热点 1 实验仪器使用与实验操作【典例 1】(2012福建高考）在“用双缝干涉测光的波长”实验中（实验装置如图）：（1）下列说法哪一个是错误的_。(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C.为了减少测量误差,可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a,求出相邻两条亮纹间距（2）测量某亮纹位

7、置时,手轮上的示数如图,其示数为_mm。【标准解答】（1）选A。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，A选项不正确。目镜分划板中心应与亮纹中心对齐，使得移动过程测出的条纹间距较为准确，B选项正确。目镜移过n条亮纹，则亮条纹间距，C选项正确，故选A。（2）主尺读数是1.5 mm，螺旋读数是47.00.01 mm，因此示数为1.970 mm。答案:（1）A （2）1.970热点 2 实验现象的分析与数据处理【典例 2】在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节光源、滤光片、单缝和双缝的中心均位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直并且互相平行，当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游

8、标卡尺去测量，转动手轮，移动分划板使分划板中心刻线与某条明纹中心对齐时，如图甲所示，将此明纹记为1，然后再转动手轮，分划板中心刻线向右移动，依次经过2、3明纹，最终与明纹6中心对齐，分划板中心刻线与明纹1和明纹6对齐时游标卡尺示数分别如图乙、丙所示(游标卡尺为10分度)，则图乙对应的读数为_m，图丙对应的读数为_m。用刻度尺量得双缝到屏的距离为60.00 cm，由双缝上标示获知双缝间距为0.2 mm，则发生干涉的光波波长为_m。在实验中，若经粗调后透过测量头上的目镜观察，看不到明暗相间的条纹，只看到一片亮区，造成这种情况的最可能的原因是_。【标准解答】图乙对应读数为1.94102 m。图丙对应

9、的读数为2.84102 m。根据公式，得=。若粗调后看不到干涉条纹，只看到一片亮区，则最可能的原因是单缝与双缝不平行。答案:1.94102 2.84102 6.00107 单缝与双缝不平行【双基题组】1.在观察光的双缝干涉现象的实验中：（2）换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观察到的条纹宽度将_；保持双缝间隙不变，减小双缝到光屏的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将_。（以上空格均选填“变宽”“变窄”或“不变”）（1）将激光束照在如图所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是图中的()【解析】（1）激光是单色相干光，单色光的双缝干涉图样为等间距的明暗条纹，故A正确。（2）由双缝干涉条

10、纹间距公式可知，在光波波长不变及保持双缝到光屏的距离不变的情况下，减小双缝间距d，y增大，即y变宽；在光波波长不变及保持双缝间隙不变的情况下，减小双缝到光屏的距离l，则y变窄。答案：（1）A （2）变宽变窄2.如图所示是利用双缝干涉测定单色光波长的实验装置，滤光片的作用是_，单缝的作用是_，双缝的作用是_，单缝和双缝之间的方向关系是_。【解析】滤光片的作用是获得单色光；单缝的作用是产生线光源；双缝的作用是产生相干光源；单缝和双缝之间的方向关系是平行。答案：获得单色光产生线光源产生相干光源平行【高考题组】3.（2011北京高考）如图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

11、，要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以()A.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【解析】选C。双缝干涉的条纹间距公式：，增大S1与S2的间距就是增大d，所以条纹间距变小，A错误；减小双缝屏到光屏的距离就是减小l，条纹间距减小，B错误；红光波长比绿光波长长，紫光波长比绿光波长短，所以将绿光换为红光可使条纹间距增大，C正确，D错误。4.（2010江苏高考）如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，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7.9510-7 m。则在这里出现的应是_（选填“明条纹”或“暗条纹”）。现改用波长为6.301

12、0-7m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将_（选填“变宽”“变窄”或“不变”）。【解析】由可知，波程差是半波长的奇数倍，是暗条纹。由可知，变大，y变大，故屏上条纹间距变宽。答案:暗条纹变宽5.(2009北京高考)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上（如图），并选用缝间距d=0.2 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，接通电源使光源正常工作。（1）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图甲(a)所示，图中数字是该同学给各暗纹的编号，此时图甲(b)中游标尺上的读数x1=1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，此时图乙(b)中游标尺上的读数x2=_mm。（2）利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离x=_mm;这种色光的波长=_nm。【解析】（1）主尺读数为15 mm,游标尺读数为10.02 mm=0.02 mm，二者相加即可。（2）由于图中数字标记的是暗条纹，首先应根据暗条纹所标数字给亮条纹也标明条数，若图甲(a)所示的中央刻线所对亮条纹记为第1条，则图乙(a)所示的中央刻线所对亮条纹为n=7，则，光的波长答案：(1)15.02 (2)2.31 6.6102