导学案：5.2科学测量：用双峰干涉测光的波长.docxVIP

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5.2科学测量：用双缝干涉测量光的波长

一、实验原理与方法

1．相邻明纹(暗纹)间的距离Δx与入射光波长λ之间的定量关系

相邻两亮纹或暗纹的中心距离：Δx＝eq\f(l,d)λ.

在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；l是双缝到屏的距离，可以测出，那么，只要测出相邻两明条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx，即可由公式λ＝eq\f(d,l)Δx计算出入射光波长的大小．

3．条纹间距Δx的测定

如图甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，然后转动手轮，使分划板向左(向右)移动至分划板的中心刻线与另一相邻亮条纹的中心对齐，如图乙所示，记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出n条亮纹间的距离a，可求出相邻两亮纹间的距离Δx＝.

二、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．

三、实验步骤

1．按图所示安装仪器．

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(绿)色滤光片，让通过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，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，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.

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＝eq\f(a,n－1)，算出条纹间距，然后利用公式λ＝eq\f(d,l)Δx，求出此单色光的波长λ(d仪器中已给出，l可用米尺测出)．

6．用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)．

7．重复测量、计算，求出波长的平均值．

8．换用另一滤光片，重复实验．

四、误差分析

1．双缝到屏的距离l的测量误差

2．测条纹间距Δx带来的误差

五、注意事项

1．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．

2．光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近．

3．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．

【经典例题】

例1在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，实验装置如图所示．

(1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点：

A．灯丝与单缝和双缝必须平行放置

B．干涉条纹与双缝垂直

C．干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关

D．干涉条纹的间距与光的波长有关

以上几点中，你认为正确的是________．

(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图甲所示，该读数为________mm.

(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示．则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx时，测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值．

【课堂巩固】

1．(多选)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，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．增大双缝到光屏之间的距离

D．换用频率更高的单色光源

2．(多选)用单色光做双缝干涉实验，在光屏上某点P，从中央O点开始计数，P点恰好为第三条亮纹，现改用波长较短的单色光照射，其他的条件不变，那么可能的是()

A．P处仍为第三条亮纹

B．P处可能是第四条亮纹

C．P处可能是第二条亮纹

D．中央O点仍为亮纹

3.利用双缝干涉测定单色光波长，某同学在做该实

验时，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时(图甲)，游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时(图乙)，游标卡尺的示数如图丁所示，已知双缝间距为0.5mm，从双缝到屏的距离为1m，则图丙中游标卡尺的示数为________mm.图丁游标卡尺的示数为________mm.在实验中，所测单色光的波长为____________m．在本实验中如果在双缝上各有一个红色和绿色滤光片，那么在光屏上将________(选填“能”或“不能”)看到明暗相间的条纹．

4.某同学利用图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