《三维设计》2014新课标高考物理一轮总复习课件第十二章实验十五用双缝干涉测光的波长30张.ppt

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1、一、实验目的 (1)了解光波产生稳定的干涉现象的条件。 (2)观察白光和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)光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光经过单缝后相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，我们通过光屏可以观察到明暗相间的干涉条纹。若用白光照射，通过两狭缝可以在光屏上观察到彩色条纹。,图实151,三、实验器材 双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)，另外还有学生电源、导线、刻度尺。 四、实验步骤 1观察干涉条纹 (1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。如图实152所示。,图实152,(2)接好光源，打开开

2、关，使灯丝正常发光。 (3)调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到达光屏。 (4)安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约510 cm，这时，可观察白光的干涉条纹。 (5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。,2测定单色光的波长 (1)安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。 (2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮纹。 (3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)。 (4)重复测量。,(3)

3、计算多组数据，求的平均值。 六、注意事项 (1)双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，且注意保养。 (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、双缝平行且间距适当。,(3)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。 (4)照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰的一般原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节。 七、误差分析 (1)双缝到屏的距离l的测量存在误差。 (2)测条纹间距x带来的误差： 干涉条纹没有调整到最清晰的程度。 误认为x为亮(暗)条纹的宽度。 分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰

4、好位于条纹中心。 测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清。,实验原理与操作,例1 (2013太原模拟)(1)如图实153所示，在 “用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、_、_、_、遮光筒、光屏。对于某种单色光，为增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取_或_的方法。,图实153,(2)如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是_(填数字代号)。 (3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹，读下手轮的读数如图实154甲所示。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹，读下手轮的读数如图乙所示。则相邻两亮条纹的间

5、距是_mm。,图实154,(4)如果已经量得双缝的间距是0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是900 mm，则待测光的波长是_m。(取三位有效数字),(2)由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是、。,答案 (1)滤光片 单缝 双缝 增加双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒) 减小双缝之间的距离 (2) (3)1.610 (4)5.37107,题组演练 1如图实155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。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,图实155,答案：C,2(2

6、012福建高考)在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实 验装置如图实156)：,图实156,(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,(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图实157，其示数为_mm。,图实157,解析：(1)调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，无需放上单缝和双缝，选项A错误。 (2)主尺的示数为1.5 mm，可动尺的示数为47.00.01 mm0.470 mm，总的示数为(1.50.470)mm1.970 mm 答案：(1)A

7、 (2)1.970,数据处理与误差分析,例2 现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图实158所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。,图实158,(1)本实验的实验步骤有： 取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮； 按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上； 用米尺测量双缝到屏的距离； 用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。 在操作步骤时还应注意_和_。,(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图实159

8、甲所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时如图乙所示的手轮上的示数_mm，求得相邻亮纹的间距x为_mm。,图实159,(3)已知双缝间距d为2.0104 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式_，求得所测红光波长为_nm。 解析 (1)单缝与双缝的间距为510 cm，使单缝与双缝相互平行。,题组演练 3如图实1510所示，在杨氏 双缝干涉实验中，激光的波长 为5.30107 m，屏上P点距双 缝S1和S2的路程差为7.95107 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6.30107 m的激光进行上述实验，保持其他条件

9、不变，则屏上的条纹间距将_(选填“变宽”“变窄”或“不变”)。,图实1510,答案：暗条纹 变宽,4用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离d 的大小恰好是图实1511中游标卡尺的读数，如图丁所示；双缝到毛玻璃间的距离的大小由图中的毫米刻度尺读出，如图丙所示；实验时先移动测量头(如图甲)上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹(如图乙所示)，并记下螺旋测微器的读数x1(如图戊所示)，然后转动手轮，把分划线向右移动，直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器的读数x2(如图己所示)，由以上测量数据求该单色光的波长。,图实1511,答案：8107 m,5用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验，比普

10、通光源 效果更好，图像更清晰。如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况。下列说法正确的是( ),图实1512,A当做单缝实验时，光强分布图如乙所示 B当做单缝实验时，光强分布图如丙所示 C当做双缝实验时，光强分布图如乙所示 D当做双缝实验时，光强分布图如丙所示 解析：当做单缝实验时，中间是亮条纹，往两侧条纹亮度逐渐降低，且亮条纹的宽度不等，所以其光强分布图如图乙所示，A项正确，B项错误；当做双缝实验时，在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹，所以 其光强分布图如图丙所示，C项错误， D项正确。 答案：AD,章末验收评估见“阶段验收评估（十二）”,