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教课课件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教课课件ppt，共43页。PPT课件主要包含了目标体系构建，课前预习反馈，实验思路，物理量的测量，实验与数据分析，课内互动探究，探究，实验原理及数据处理，4×10－7，探究等内容，欢迎下载使用。
光是电磁波中人眼可以感知的部分，可见光的波长约在380～780 nm之间，波长是很短的，如何测量光的波长呢？
1．实验原理如图所示，两缝之间的距离为d，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略。
2．实验器材双缝干涉仪，包括：光具座、光源、凸透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、目镜、刻度尺等，如图所示。①凸透镜：使射向单缝的光更集中　②滤光片：获取单一颜色的光　③单缝：获取线光源　④双缝：获取相干光　⑤遮光筒：防止外界光干扰实验
2．两种测量头测量Δx时，有一种测量头内设置的是螺旋测微器，还有一种内置的是游标卡尺。
1.实验步骤(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示。(2)接好电源，打开开关，使光源正常发光。(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，两者间距5～10 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。(6)安装测量头，调节至可清晰地观察到干涉条纹。(7)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，
(8)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的)。(9)重复测量、计算，求出波长的平均值。(10)换用另一滤光片，重复实验。
2．误差分析(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较长，l的测量误差不会太大，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造成误差的原因：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。
注意事项(1)双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，要轻拿轻放，不要随便拆分遮光筒、测量头等元件。(2)安装时，要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直。(3)光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近。(4)实验中会出现屏上的光很弱的情况，主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹是否清晰与单缝和双缝是否平行有关系。
典例剖析1．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中：
(1)已知双缝到光屏的距离l＝500 mm，双缝之间的距离d＝0.50 mm，单缝到双缝的距离s＝100 mm，某同学在用测量头测量时，调整手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮条纹的中心，然后他继续转动，使分划板中心刻线对准B亮条纹的中心，前后两次游标卡尺的示数如图所示。则入射光的波长λ＝_______________m(结果保留两位有效数字)。
(2)实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善办法有____。A．改用波长较长的光(如红光)作为入射光B．增大双缝到屏的距离C．增大双缝到单缝的距离D．增大双缝间距
某同学利用如图甲所示装置测量光的波长。(1)将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹的中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数为3.730 mm，转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，则图乙读数为__________mm，已知双缝间距d＝0.3 mm，双缝到光屏的距离l＝600 mm，由以上数据得这种光的波长λ＝__________nm。
(2)以下操作，能使条纹间距变大的是______。A．将滤光片由红色换成蓝色B．增大单缝到双缝的距离C．增大双缝到光屏的距离D．换一个间距较大的双缝
典例剖析2．(2024·浙江模拟)在完成“用双缝干涉实验测量光的波长”实验时，(1)实验中需测定的相邻条纹间距Δx指图中的______。
(2)实验中，目镜中心刻度线对齐第n条条纹中心和第(n＋10)条条纹中心时，游标卡尺的示数分别如图1和图2所示，图1中游标卡尺的读数为__________ mm。已知双缝间距d＝0.4 mm，双缝到屏的距离L＝1.0 m，所测单色光的波长为________ nm，
(2023·徐州高二)某同学用图甲所示装置测定光的波长。(1)已知单缝到双缝的距离100 mm，双缝到光屏的距离为800 mm，双缝之间的距离为0.20 mm。该同学在实验中，移动分划板，第1条明条纹对应的游标卡尺读数如图乙所示，第11条明条纹对应的游标卡尺读数如图丙所示，则入射光的波长为__________________ m(结果保留两位有效数字)。
(2)在撰写实验报告时，需将目镜中所观察到的现象描绘出来。小张和小李分别画了转动手轮时所观察到的初、末两个视场区的示意图如图丁、戊所示。由图可判断，______(选填“丁”或“戊”)图存在造假现象。
一、实验思路1．(多选)如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，下列说法正确的是( )
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．测量某条干涉亮条纹位置时，应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐
2．(多选)某同学在做双缝干涉实验时，安装好实验装置，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于( )A．光束的中央轴线与遮光筒的轴线不重合，相差较大B．没有安装滤光片C．单缝与双缝不平行D．光源发出的光束太强解析：光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合，光源与光屏正面相对，滤光片、单缝和双缝中心位置在遮光筒轴线上，单缝与双缝要相互平行，实验才能成功。
二、物理量的测量3．(2023·山东潍坊高二期末)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中：(1)已知双缝到光屏的距离L＝500 mm，双缝间距d＝0.50 mm，单缝到双缝的距离s＝100 mm。某同学在测量时，转动手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮纹的中心，手轮上的读数是4.077 mm；然后继续转动手轮，使分划板中心刻线对准B亮纹的中心，如图所示，手轮上的读数是_______________mm。则所测单色光的波长λ＝_____________m(保留2位有效数字)。
(2)若实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善方法有_________。A．增大双缝间距B．减小双缝间距C．增大双缝到屏的距离D．增大双缝到单缝的距离
三、数据处理与分析4．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D、透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用于测量红光的波长。
(1)实验的步骤有：①调节单缝与双缝的间距为5～10 cm，并使单缝与双缝相互平行；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取下遮光筒左侧的元件，打开光源，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；④用米尺测出双缝到屏的距离，用测量头(读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离；⑤将测得的数据代入公式求出红光的波长。以上步骤合理的顺序是_______________(只填步骤代号)。
(2)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙所示；然后同方向转动手轮，使分划板的中心刻线与第5条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示。则图乙中手轮上的示数是_____________ mm；图丙中手轮上的示数是_____________ mm。(3)已知双缝到屏的距离为0.500 m，使用的双缝间距为2.8×10－4 m，由此可求得所测红光波长为λ___________ m(结果保留三位有效数字)。