高中物理 第13章 第4节实验：用双缝干涉测量光的波长课件 新人教版选修3-4.ppt

孔隆教育 孔隆教育 * 高中物理选修3-4课件 第四节　实验：用双缝干涉测量光的波长 课前自主学案 核心要点突破 课堂互动讲练 课标定位 知能优化训练 第四节　实验：用双缝干涉测量光的波长 课标定位 学习目标：1.掌握用双缝干涉测量光的波长的实验原理并会测量单色光的波长． 2．会推导亮条纹(或暗条纹)的间距公式． 重点难点：1.测单色光的波长的实验原理． 2．根据测量的数据计算波长． 课前自主学案 一、实验目的 1．了解光波产生稳定的干涉现象的条件． 2．观察白光及单色光的双缝干涉图样． 3．测定单色光的波长． 二、实验原理 1．相邻亮纹(或暗纹)间的距离Δx与入射光波长λ之间的定量关系 如图13－4－1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，所以三角形S1S2M可看做直角三角形． 图13－4－1 2．观察双缝干涉图样 光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后相当于线光源，经双缝后产生稳定的干涉图样，通过屏可以观察到明暗相间的干涉条纹，如果用白光通过双缝可以观察到______条纹． 彩色 转动手轮，分划板会左、右移动．测量时，应使分划板______________对齐某亮条纹(或暗条纹)的中心(如图乙所示)，记下此时手轮上的读数a1，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相邻的亮条纹(或暗条纹)中心时，记下手轮上的读数a2，两次读数之差就是相邻两亮条纹(或暗条纹)间的距离，即Δx＝|a1－a2|. 中心刻线 图13－4－2 三、实验器材 　双缝干涉仪，即光具座、光源、单缝、双缝、滤光片(红、绿色各一片)、遮光筒、毛玻璃屏、测量头(目镜、游标尺、分划板、滑块、手轮)，另外还有学生电源、导线、米尺． 四、实验步骤 1．按图13－4－3所示安装仪器． 图13－4－3 2．将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的中心轴线上． 3．使光源发光，在光源和单缝之间加红(或绿)色滤光片，让光通过单缝后的条形光斑恰好落在双缝上，通过遮光筒上的测量头，仔细调节目镜焦距观察单色光的干涉条纹，撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩色条纹)． 4．加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，使分划板的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下手轮的读数，然后继续转动使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐另一条纹中心，记下此时手轮读数和移过分划板中心刻度线的条纹数n. 核心要点突破 一、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、双缝和光屏的中心在同一条轴线上． 3．测量头的中心刻线要对应着亮(或暗)纹的中心． 4．要多测几个亮纹(或暗纹)中心间的距离，再求Δx. 5．调节的基本依据是：照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行． 二、误差分析 1．(1)测双缝到屏的距离l带来的误差，可通过选用mm刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差． (2)通过测量多条亮条纹间的距离来减小测量误差． 2．测条纹间距Δx带来的误差． (1)干涉条纹没有调到最清晰的程度． (2)分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心． (3)测量多条亮条纹间距离时读数不准确． 课堂互动讲练 对实验器材的考查 (2011年黄冈高二期中)如图13－4－4所示，在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，光具座上放置的光学元件有光源、遮光筒和其他元件，其中a、b、c、d各装置的名称依次是下列选项中的________． 例1 图13－4－4 * 高中物理选修3-4课件 有：r2－r1＝dsinθ(令S2S1M＝θ)，另：x≈ltanθ≈lsinθ.由以上两式得r2－r1＝d，若P处为亮纹，则d＝±kλ，(k＝0,1,2，…)，解得：x＝±kλ，(k＝0,1,2…)．相邻两亮纹或暗纹的中心间距：Δx＝λ. 3．测定单色光的波长 由相邻两亮纹(或暗纹)的中心间距公式Δx＝λ可得出入射光的波长为λ＝，其中Δx可用测量头测出．测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图13－4－2甲所示． Δx 5．将两次手轮的读数相减，求出n条亮纹间的距离a，利用公式Δx＝，算出条纹间距Δx，然后利用公式λ＝Δx，求出此单色光的波长λ(d、l仪器中都已给出)． 6．换用另一滤光片，重复步骤3、4，并求出相应的波长． 【精讲精析】　a、b、c、d各装置的名称分别为滤光片、单缝、双缝、光屏，故C正确；由Δx＝λ可知，要增加相邻亮纹(或暗纹)的距离，可以增加双缝到屏的距离，或减小双缝间距． 【精