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1、二)用双缝干涉测定光的波长实验复习教学案北京 蔡雨翔 2013.05教学要求1理解双缝干涉的原理，能安装和调试仪器 2观察入射光分别为白光和单色光时双缝干涉的图样3掌握利用公式 xld 测波长的方法教学过程：一、实验原理 单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗) 条纹间的距离 x 与双缝间的距离 d、双缝到屏的距离 l 、单色光的波长 之间满足 d·x/ l.二、实验器材双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，双缝干涉仪，即：光具座、光源、滤光片、单缝、 另外还有学生电源、导线、刻度尺axn1.附：测量头的构造及使用 ：如图甲所示， 测量头由分划板、 目镜、手轮等构
2、成， 转动手轮， 分划板会向左右移动， 测量时， 应使分划板的中 心刻度对齐条纹的中心， 如图乙， 记下此时手轮 上的读数 然后转动测量头， 使分划板中心刻线 与另一条纹的中心对齐，再次记下手轮上的刻 度两次读数之差就表示这两个亮条纹间的距 离实际测量时，要测出 n条亮条纹 (暗条纹 )的宽度，设为 a，那么四、实验步骤1安装仪器(1) 将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示图2(2) 接好光源，打开开关， 使白炽灯正常发光 调节各部件的高度， 使光源灯丝发出的 光能沿轴线到达光屏(3) 安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝相互平行2观察与记录(1) 调整单缝与双
3、缝间距为几厘米约为时(5 cm10 cm)，观察白光的干涉条纹(2) 在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹(3) 调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第 1 条亮条纹的中心，记下手轮上的读数 a1；转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n 条相邻的亮条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数 a2，则相邻两条纹间的距离 x|a1a2| .n1(4) 换用不同的滤光片，测量其他色光的波长 3数据处理用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离 l，由公式 ldx 计算波长重复测量、计算， 求出波长的平均值五、误差分析测定单色光的波长， 其误差主要由测量引起， 条纹间距 x 测量不准， 或双缝到
4、屏的距 离测不准都会引起误差，但都属于偶然误差，可采用多次测量取平均值的方法来减小误差六、注意事项1调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒 的轴线把屏照亮2放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上3调节测量头时， 应使分划板中心刻线和条纹的中心对齐，记清此时手轮上的读数，转动手轮， 使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐， 记下此时手轮上的读数， 两次读数之 差就表示这两条纹间的距离4不要直接测 x，要测多个亮条纹的间距再计算得x，这样可以减小误差5白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层同步训练： 1如图所示，在“用双缝干涉测
5、光的波长”的实验中，光具座上放置的光学元件有光 源、遮光筒和其它元件，其中 a、b、c、d 各装置 的名称依次是下列选项中的 。对于某种单色光，为增加相邻亮纹 ( 或暗纹 )间的距离，可采 取的方法是 。Aa单缝，b滤光片， c双缝， d光屏 Ba单缝， b双缝， c滤光片， d光屏 Ca滤光片， b单缝， c双缝， d光屏 Da滤光片， b双缝， c单缝， d光屏 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， 把它们放在图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，测量红光的波长。图 14 45 ( 1 ) 本实验的步骤有： 取下遮光筒左侧的元件，调节光源高
6、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条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第 1 条亮纹，此时 手轮上的示数如左图所示。 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，记下此时右图中手轮上的示数 mm，求得相邻亮纹的间距 x 为_mm。( 3)已知双缝间距 d为 2.0×104m，测得双缝到屏的距离 l为0.700m，由计算式 ，求得所测红光
7、波长为 nm 。课后作业 :1.5 倍时，该点处一定是亮条纹1用图12 4 8所示的装置来观察光的双缝干 涉现象时，以下推断正确的是 ( )A狭缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时，双 缝就成了两个振动情况总是相同的光源B若入射光是白光，则像屏上的条纹是黑白相 间的干涉条纹C像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的D双缝干涉中亮条纹之间的距离相等，暗条纹之间的距离不相等2在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片 ( 只能透过红光 ) ，另一缝前放一绿色滤光片 (只能透过绿光 )，这时 ( )A只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消
8、失B红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在C任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D屏上无任何光亮3分别以红光和紫光先后用同一装置进行双缝干涉实验，在屏上得到相邻的明条纹间的距离分别为 x1和x2，则 ()Ax1< x2Bx1> x2C若双缝间距离 d减小，而其他条件保持不变，则 x1增大D若双缝间距离 d减小，而其他条件保持不变，则 x1不变4如图所示，在用单色光做双缝干涉实验时，若单缝S从双缝 S1、 S2的中央对称轴位置处稍微向上移动则 ( )A不再产生干涉条纹 B仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P的位置不变C仍可产生干涉条纹，中央亮纹 P的位置略向
9、上移 D仍可产生干涉条纹，中央亮纹 P的位置略向下移 5用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双 缝间距离 d 0.20 mm，双缝到毛玻璃屏间的距离 为L75.0 cm，如图 12410甲所示，实验时先 转动如图乙所示的测量头上的手轮，使与卡尺游 标相连的分划线对准如图丙所示的第 1条明条纹， 此时卡尺的主尺和游标的位置如图戊所示，则游 标尺上的读数 x1 mm，然后再转动手轮，使与卡尺游标相连的分划线向右边移动，直到对 准第 5条明条纹，如图丁所示，此时卡尺的主尺和 游标的位置如图己所示，则游标卡尺上的读数 x2 mm，由以上已知数据和测量数据，则该单色光的波长是 mm.6. 现有毛玻璃屏 A
10、、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， 要把它们放在图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，以测量红光的波长(1) 将白光光源 C放在光具座最左端， 依次放置其他光 学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列最佳顺序 应为 C、 、 A.(2) 本实验的步骤有：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 (3) 将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐， 将
11、该亮纹定为第 1条亮纹， 此时手 轮上的示数如图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，记下此时图乙中手轮上的示数为 mm，求得相邻亮纹的间距 x为 mm.(4) 已知双缝间距 d为2.0×104 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.同步训练答案：1C2(1)单缝和双缝间距 5cm10cm，使单缝与双缝相互平行； (2)13. 870 d22. 310；(3)x，6. 6×102课后作业 :1解析：选 A. 分光法获得干涉光源，所以 A正确白光的干涉条纹是彩色的不是黑白 相间的， B错屏上某点
12、到双缝的距离差为波长的1.5 倍时，该处应是暗纹， C错相邻亮纹间距等于相邻暗纹间距， D错2解析：C. 两缝透过的红光和绿光不是相干光源， 不能发生干涉现象， 没有干涉条纹， 由于有光到光屏，所以仍有光亮3解析：选BC.由xl可知l相同，越大x越大；l 、不变，d减小，x越大 dd4解析： 选B.同一单缝 S发出的光到两缝 S1、S2形成频率相同的相干光源，叠加后仍形 成干涉条纹，中央亮纹位置不变，因为该点到两缝距离差为零5解析：由游标卡尺读数规则读出 x1 0.3 mm， x2 9.6 mmx2x1 9.3x·d 9.3 ×0.20 4x mm mm6.2 ×10 mm.n 1 4 l4×7506. 解析： (1) E、D、B 通过滤光片获得单色光，通过单缝获得线光源，通过双缝 获得相干光 ( 顺序不能交换 )(2) 单缝和双缝间距为 5 cm10 cm ，使单缝与双缝相互平行d(3)13.870 2.310 (4) l x 660d(3)13.870 2.310 (4) l x 660