高二物理选修3-4-13.4实验：用双缝干涉测量光的波长-LIppt课件.ppt

13.413.4实验：实验：用双缝用双缝干涉测量光的波长干涉测量光的波长光源光源光源光源滤光片滤光片滤光片滤光片单缝单缝单缝单缝双缝双缝双缝双缝遮光筒遮光筒遮光筒遮光筒屏屏屏屏透镜透镜透镜透镜 如下图所示，与两缝之间的距离如下图所示，与两缝之间的距离d相比，每个狭缝相比，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略，两缝都很窄，宽度可以忽略，两缝S1 S2的连线的中垂线与的连线的中垂线与屏的交点为屏的交点为P0，双缝到屏的距离，双缝到屏的距离OP0=L。实验原理实验原理r r1 1r r2 2屏上屏上P P1 1与与P P0 0点的距离点的距离x x，两缝到，两缝到P P1 1的距离分别为的距离分别为 P P1 1S S1 1=r=r1 1 P P1 1S S2 2=r=r2 2.在在P P1 1S S2 2上作上作P P1 1M=PM=P1 1S S1 1,于是于是 S S2 2M=rM=r2 2-r-r1 1由于两缝之间的距离远小于缝到屏的距离，所以可近由于两缝之间的距离远小于缝到屏的距离，所以可近似认为三角形似认为三角形S S1 1S S2 2M M是是直角三角形，根据三直角三角形，根据三角函数的关系，有角函数的关系，有 r r2 2-r-r1 1=dsin=dsin另一方面另一方面 x=LtanLsinx=LtanLsinr r1 1r r2 2实验原理实验原理中中间间亮亮纹纹第第二二条条亮亮纹纹第第一一条条亮亮纹纹第第一一条条亮亮纹纹第第二二条条亮亮纹纹第第一一条条暗暗纹纹第第一一条条暗暗纹纹第第二二条条暗暗纹纹第第三三条条暗暗纹纹第第二二条条暗暗纹纹第第三三条条暗暗纹纹XXXXXX实验目的：实验目的：1、了解光波产生稳定的干涉现象的条件；、了解光波产生稳定的干涉现象的条件；2、观察双缝干涉图样；、观察双缝干涉图样；3、测定单色光的波长。、测定单色光的波长。实验原理：实验原理：单色光通过单缝后，经双缝产生稳定干涉单色光通过单缝后，经双缝产生稳定干涉图样，图中相邻两条亮纹间距图样，图中相邻两条亮纹间距x、双缝间距、双缝间距d、双缝到屏的距离双缝到屏的距离L、单色光的波长、单色光的波长满足：满足：实验器材：实验器材：双缝干涉仪、米尺、测量头。双缝干涉仪、米尺、测量头。1）如图，把长约）如图，把长约1m的遮光筒水平放在光具座上，的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏；筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏；2）取下双缝，打开光源，调节光源高度，使它发）取下双缝，打开光源，调节光源高度，使它发出的光沿遮光筒轴线照亮屏出的光沿遮光筒轴线照亮屏(中心在同一高度中心在同一高度);3）装好单缝和双缝）装好单缝和双缝(缝沿竖直方向缝沿竖直方向)，调节透镜，调节透镜，使灯丝的像成在单缝上，调节单、双缝，使缝平使灯丝的像成在单缝上，调节单、双缝，使缝平行，这时在屏上会看到行，这时在屏上会看到白光的干涉图样白光的干涉图样；光源光源光源光源滤光片滤光片滤光片滤光片单缝单缝单缝单缝 双缝双缝双缝双缝遮光筒遮光筒遮光筒遮光筒屏屏屏屏透镜透镜透镜透镜实验步骤：实验步骤：4）在单缝和光源间放上红色滤光片，观察红光干）在单缝和光源间放上红色滤光片，观察红光干涉图样；涉图样；5）调节测量头，使分划板）调节测量头，使分划板中心刻线中心刻线与左端某条与左端某条(记为第记为第1条条)亮纹中心对齐，记下此时测量头刻度亮纹中心对齐，记下此时测量头刻度X1，将测量头朝右端移动，记下第，将测量头朝右端移动，记下第 n 条亮纹中心条亮纹中心位置位置X2；则第；则第1条亮纹与第条亮纹与第 n 条亮纹中心间距为条亮纹中心间距为a=X2-X1，则相邻亮纹间距为：，则相邻亮纹间距为：6）已知双缝间的距离）已知双缝间的距离d，测出双缝到屏的距离，测出双缝到屏的距离L，由，由 ，计算红光的波长。计算红光的波长。第第1条条第第7条条读数：读数：X1读数：读数：X2练习练习1、北京市海淀区二模反馈题北京市海淀区二模反馈题21(1)21.（1）某同学利用双缝干涉实验装置测定某一光的）某同学利用双缝干涉实验装置测定某一光的波长，已知双缝间距为波长，已知双缝间距为d，双缝到屏的距离为，双缝到屏的距离为L,将测将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，并将该条纹记为第一亮条纹，其示数如图所示并将该条纹记为第一亮条纹，其示数如图所示,此时此时的示数的示数x1=mm。然后转动测量头，使分划板。然后转动测量头，使分划板中心刻线与第中心刻线与第n亮条纹的中心对齐，测出第亮条纹的中心对齐，测出第n亮条纹亮条纹示数为示数为x2。由以上数据可求得该光的波长表。由以上数据可求得该光的波长表达式达式=（用给出的（用给出的字母符号表示）。字母符号表示）。0.77602530 2035mm练习练习2、2008年高考物理上海卷年高考物理上海卷 1212在杨氏双缝干涉实验中，如果（在杨氏双缝干涉实验中，如果（）（A）用白光作为光源）用白光作为光源,屏上将呈现黑白相间的条纹屏上将呈现黑白相间的条纹（B）用红光作为光源）用红光作为光源,屏上将呈现红黑相间的条纹屏上将呈现红黑相间的条纹（C）用用红红光光照照射射一一条条狭狭缝缝，用用紫紫光光照照射射另另一一条条狭狭缝缝，屏上将呈现彩色条纹屏上将呈现彩色条纹（D）用用紫紫光光作作为为光光源源，遮遮住住其其中中一一条条狭狭缝缝，屏屏上上将将呈现间距不等的条纹呈现间距不等的条纹B D紫光作光源，遮住一条狭缝，屏上出现单缝衍射条纹紫光作光源，遮住一条狭缝，屏上出现单缝衍射条纹,即间距不等的条纹，即间距不等的条纹，D对对。解析：解析：白光作杨氏双缝干涉实验白光作杨氏双缝干涉实验,屏上将呈现彩色条纹屏上将呈现彩色条纹,A错错用红光作光源，屏上将呈现红色两条纹与暗条纹（即黑用红光作光源，屏上将呈现红色两条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，条纹）相间，B对对；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错；错；在在用用双双缝缝干干涉涉测测光光的的波波长长的的实实验验中中，装装置置如如图，双缝间的距离图，双缝间的距离d=3mm （1）若测定红光的波长，应选用）若测定红光的波长，应选用 色的滤光片，色的滤光片，实验时需要测定的物理量有：实验时需要测定的物理量有：和和 。红红双缝到屏的距离双缝到屏的距离Ln条条纹间距条条纹间距a光源光源滤光片滤光片单缝单缝双缝双缝 遮光筒遮光筒屏屏练习练习3、（2）若若测测得得双双缝缝与与屏屏之之间间距距离离0.70m，通通过过测测量量头头（与与螺螺旋旋测测微微器器原原理理相相似似，手手轮轮转转动动一一周周，分分划划板板前前进进或或后后退退0.500mm）观观察察第第1条条亮亮纹纹的的位位置置如如图图（a）所所示示，观观察察第第5条条亮亮纹纹的的位位置置如如图图（b）所所示示，则则可可求求出红光的波长出红光的波长=m.（保留一位有效数字）（保留一位有效数字）01015200400101 234 5图（图（a）图（图（b）710-7解见下页解见下页 （2）解）解:由读数得由读数得则则由公式由公式题目题目