13.3实验用双缝干涉测量光的波长.ppt
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1、第1页 第三节第三节实验实验:用双缝干涉测量光的波长用双缝干涉测量光的波长 第2页 一一 实验实验目的目的1.观观察白光及察白光及单单色光的干涉色光的干涉图样图样.2.测测定定单单色光的波色光的波长长.第3页 二二 实验实验原理原理如下如下图图所示所示,与两与两缝缝之之间间的距离的距离d相比相比,每个狭每个狭缝缝都很窄都很窄,宽宽度可度可以忽略以忽略,两两缝缝S1 S2的的连线连线的中垂的中垂线线与屏的交点与屏的交点为为P0,双双缝缝到到屏的距离屏的距离OP0=L.第4页 屏上屏上P1与与P0点的距离点的距离x,两两缝缝到到P1的距离分的距离分别为别为P1S1=r1,P1S2=r2.在在P1S
2、2上作上作P1M=P1S1,于是于是S2M=r2-r1,由于两由于两缝缝之之间间的距离的距离远远小于小于缝缝到屏的距离到屏的距离,所以可近似所以可近似认为认为三角形三角形S1S2M是直角三是直角三角形角形,根据三角函数的关系根据三角函数的关系,有有r2-r1=dsin.另一方面另一方面x=LtanLsin.第5页 第6页 三三 实验器材实验器材光源光源 滤光片滤光片 单缝遮光筒单缝遮光筒 光屏及光具座光屏及光具座,如下图所示如下图所示.第7页 四四 实验过实验过程程1.观观察光的干涉察光的干涉图样图样(1)按照上按照上图图所示的装置安装好所示的装置安装好仪仪器器.(2)接通接通电电源源,闭闭合
3、开关合开关,使灯使灯丝丝正常正常发发光光.(3)调调整各器件的高度整各器件的高度,使光源灯使光源灯丝发丝发出的光能沿出的光能沿轴线轴线到达光到达光屏屏.(4)安装安装单缝单缝和双和双缝缝,中心大致位于遮光筒的中心大致位于遮光筒的轴线轴线上上,使双使双缝缝与与单缝单缝平行平行,两者之两者之间间距离距离约为约为5 cm10 cm,这时这时可可观观察白光察白光的干涉条的干涉条纹纹.(5)在在单缝单缝和光源之和光源之间间放上放上滤滤光片光片,观观察察单单色光的干涉条色光的干涉条纹纹.第8页 2.测测定定单单色光的波色光的波长长(1)安装好安装好测测量量头头 调节调节至可清晰至可清晰观观察到干涉条察到干
4、涉条纹纹.第9页(2)条条纹间纹间距用距用测测量量头测头测出出,如如图测图测量量头头由分划板由分划板,目目镜镜,手手轮轮等等构成构成,转动转动手手轮轮,分划板会左右移分划板会左右移动动,测测量量时应时应使分划板中心使分划板中心刻刻线对齐线对齐某条亮条某条亮条纹纹中心中心,记记下此下此时时手手轮轮上的上的读读数数a1,转动转动手手轮轮,使分划板中心刻使分划板中心刻线线移至另一条亮条移至另一条亮条纹纹中央中央,记记下此下此时时手手轮轮的的读读数数a2;并并记记下两次下两次测测量的亮量的亮(或暗或暗)条条纹纹数数n.则则相相邻邻两条亮两条亮(或暗或暗)条条纹间纹间距距第10页(3)用刻度尺用刻度尺测
5、测量双量双缝缝到光屏到光屏间间的距离的距离l.(4)将将l x代入公式代入公式求出光的波求出光的波长长.(5)重复重复测测量量,计计算算,求出波求出波长长的平均的平均值值.(6)换换用不同用不同颜颜色的色的滤滤光片光片,观观察干涉条察干涉条纹纹的异同的异同,求出相求出相应应的的波波长长.第11页 五五 实验误实验误差分析差分析1.l的的测测量量误误差差本本实验实验中双中双缝缝到光屏的距离到光屏的距离较长较长,l的的测测量量误误差不太大差不太大,但也但也应应选选用毫米刻度尺用毫米刻度尺测测量量.并用多次并用多次测测量求出平均量求出平均值值的的办办法减小法减小实验误实验误差差.2.测测量条量条纹间
6、纹间距距x带带来的来的误误差差.(1)干涉条干涉条纹纹没有没有调调到最清晰的程度到最清晰的程度.(2)分划板刻分划板刻线线与干涉条与干涉条纹纹不平行不平行,中心刻中心刻线线没有恰好位于条没有恰好位于条纹纹中心中心.(3)测测量多条亮条量多条亮条纹间纹间距距时读时读数不准确数不准确.第12页 六六 注意事注意事项项1.放置放置单缝单缝和双和双缝时缝时,必必须须使使缝缝平行平行.2.要保要保证证光源光源 滤滤光片光片 单缝单缝 双双缝缝和光屏的中心和光屏的中心轴轴在遮光筒的在遮光筒的轴线轴线上上.3.测测量量头头的分划板中心刻的分划板中心刻线线要要对对准条准条纹纹的中心的中心.4.要多要多测测几条
7、亮条几条亮条纹纹(或暗或暗)中心中心间间的距离的距离,再求再求x.第13页 典典 例例 分分 析析(学生用学生用书书P55)一一 实验仪实验仪器的器的选择选择与使用与使用例例1:用双用双缝缝干涉干涉测测光的波光的波长长,实验实验中采用双中采用双缝缝干涉干涉仪仪,它包括以它包括以下元件下元件:A.白白炽炽灯灯 B.单缝单缝片片 C.光屏光屏 D.双双缝缝 E.滤滤光片光片(其中双其中双缝缝和光屏和光屏连连在遮光筒上在遮光筒上)第14页 (1)把以上元件安装在光具座上把以上元件安装在光具座上时时,正确的排列正确的排列顺顺序是序是:A_(A已写好已写好).(2)正确正确调节调节后后,在屏上在屏上观观
8、察到察到红红光干涉条光干涉条纹纹,用用测测量量头测头测出出10条条红红亮亮纹间纹间的距离的距离为为a;改用改用绿绿色色滤滤光片光片,其他条件不其他条件不变变,用用测测量量头测头测出出10条条绿绿亮亮纹间纹间的距离的距离为为b,则则一定有一定有_大大于于_.EBDCab第15页 解析解析:双双缝缝干涉干涉仪仪各各组组成部分在光具座上的正确排序成部分在光具座上的正确排序为为光源光源 滤滤光片光片 单缝单缝 双双缝缝 屏屏,或把它或把它们们全部倒全部倒过过来来,因本因本题题第一第一项项已已给给填好填好,故答案是惟一的故答案是惟一的.由由 知知,波波长长越越长长,条条纹纹越越宽宽,间间距越大距越大,或
9、由干涉条或由干涉条纹纹的特征均可得出的特征均可得出a一定大于一定大于b.第16页 二二 实验过实验过程和数据程和数据处处理理例例2:在在“用双用双缝缝干涉干涉测测光的波光的波长长”的的实验实验中中,装置如下装置如下图图所示所示.双双缝间缝间的距离的距离d=3 mm.(1)若测定红光的波长若测定红光的波长,应选用应选用_色的滤光片色的滤光片.实验实验时需要测定的物理量有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条亮条亮(或暗或暗)条纹的距离条纹的距离a第17页 (2)若若测测得双得双缝缝与屏之与屏之间间距离距离为为0.70 m,通通过测过测量量头头(与螺旋与螺旋测测微器
10、原理相似微器原理相似,手手轮转动轮转动一周一周,分划板前分划板前进进或后退或后退0.500 mm)观观察到第察到第1条亮条亮纹纹的位置如下的位置如下图图(a)所示所示,观观察第察第5条亮条亮纹纹的位置如下的位置如下图图(b)所示所示.则则可求出可求出红红光的波光的波长长=_m.(保留一位有效数字保留一位有效数字)710-7 第18页 解析解析:(1)若若测测定定红红光的波光的波长长,应应用用红红光光进进行干涉行干涉实验实验,即即选选用用红红色色滤滤光片光片,这样这样通通过滤过滤光片的就只有光片的就只有红红光光,实验实验双双缝缝到屏的到屏的距离距离L n条亮条亮(或暗或暗)条条纹纹的距离的距离a
11、.(2)图图中中(a)的示数的示数为为0,(b)图图示数示数为为0.650 mm.第19页 梯梯 度度 练练 习习(学生用学生用书书P55)基基础础强强化化1.某同学做双某同学做双缝缝干涉干涉实验时实验时,按要求安装好按要求安装好实验实验装置后装置后,在光屏在光屏上却上却观观察不到干涉察不到干涉图样图样,这这可能的原因可能的原因()A.光源光源发发出的光束太出的光束太强强B.单缝单缝与双与双缝缝不平行不平行C.没有安装没有安装滤滤光片光片D.光束的中心光束的中心轴轴与遮光筒的与遮光筒的轴线轴线不一致不一致,相差相差较较大大答案答案:BD第20页 2.“用双用双缝缝干涉干涉测测光的波光的波长长”
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- 13.3 实验 用双缝 干涉 测量 波长
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