高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册4 实验：用双缝干涉测量光的波长课堂教学课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册4 实验：用双缝干涉测量光的波长课堂教学课件ppt，共44页。PPT课件主要包含了答案C，课后提能练习等内容，欢迎下载使用。

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二、实验原理1．相邻明纹(暗纹)间的距离Δx与入射光波长λ之间的定量关系推导．如图所示，双缝间距d，双缝到屏的距离l.双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0．对屏上与P0距离为x的一点P，两缝与P的距离PS1＝r1，PS2＝r2．在线段PS2上作PM＝PS1，则S2M＝r2－r1，因d≪l，三角形S1S2M可看作直角三角形．有r2－r1＝dsin θ(令∠S2S1M＝θ)．则x＝ltan θ≈lsin θ，
三、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．
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.
五、误差分析本实验为测量性实验，因此应尽一切办法减少有关测量的误差．1．双缝到屏的距离l的测量误差．因本实验中双缝到屏的距离非常长，l的测量误差不太大，但也应选用毫米刻度尺测量，并用多次测量求平均值的办法减小相对误差．
2．测条纹间距Δx带来的误差．(1)干涉条纹没有调到最清晰的程度．(2)分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心．(3)测量多条亮条纹间距时读数不准确．
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实验操作过程及仪器读数精练1　在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图所示)：
(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图所示，其示数为________mm. 【答案】(1)A　(2)1.970【解析】(1)放上单缝和双缝后，由于发生干涉现象没法调节光源的高度，A错误．(2)按读数规则，读出示数为1.5 mm＋47.0×0.01 mm＝1.970 mm.
变式1　如图所示，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：①光源、②________、③________、④________、⑤遮光筒、⑥光屏．对于某种单色光，为增大相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取__________________或______________的方法．
【答案】滤光片　单缝屏　双缝屏　增大双缝屏到光屏的距离　减小双缝屏两缝间的距离
实验数据处理精练2　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0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图丙游标卡尺的示数为________ 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_______(填“能”或“不能”)看到明暗相间的条纹．
【答案】11.4　16.8　6.75×10－7　不能
变式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，要把它们放在如图所示的光具座上组成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．(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顺序应为C、________、A.
(2)本实验的步骤有：①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；②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；③用米尺测量双缝到屏的距离；④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②时还应注意单缝、双缝应______且______________．
(3)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Δx＝________mm.(4)已知双缝间距d为2.0×10－4m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式λ＝________，求得所测红光波长为________nm.
课堂小练 | 素养达成
1．(2021届宜昌名校期末)用图甲所示装置测量某单色光的波长时，所得图样如图乙所示，调节仪器使分划板的中心刻线对准一条亮条纹A的中心，测量头卡尺的示数为11.4 mm，移动手轮使分划板中心刻线对准另一条亮条纹B的中心，测量头卡尺的示数为15.2 mm.已知双缝挡板与光屏间距为0.4 m，双缝相距0.1 mm，则所测单色光的波长为(　　)
2．(2021届北京模拟)如图甲所示，利用激光器发射出的激光照射到双缝上，在双缝后面的光屏上能呈现出明、暗相间的干涉条纹．若实验中仅改变某一个实验条件、而其他条件均不变的情况下，得到的干涉图样分别如图乙和丙所示．对于这两次实验，下列说法中正确的是(　　)
A．由于选用的激光器不同，乙图对应的激光的频率较高B．双缝到光屏的距离L不同，乙图对应的L较大C．双缝的间距不同，乙图对应的间距较大D．激光器到双缝的距离不同，乙图对应的距离较大【答案】B　
3．如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，光具座上放置的光学元件有光源、遮光筒和其他元件，其中a、b、c、d各装置的名称依次是下列选项中的(　　)
A．a单缝、b滤光片、c双缝、d光屏B．a滤光片、b单缝、c双缝、d光屏C．a单缝、b双缝、c滤光片、d光屏D．a滤光片、b双缝、c单缝、d光屏【答案】B　【解析】为了获取单色的线光源，光源后面是滤光片、单缝，然后通过双缝在光屏上产生干涉图样，则后面是双缝、遮光筒和光屏．B正确，A、C、D错误．
4．(2021届北京联考)用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，在光屏上能观察到清晰的干涉条纹．关于该实验，下列说法正确的是(　　)A．取下滤光片，光屏上将不能出现彩色的干涉条纹B．若单缝向右平移一小段距离，光屏上相邻两条亮纹中心的距离增大
C．若将双缝间的距离d增大，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大D．若将滤光片由红色换成绿色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小【答案】D