1、实验16 用双缝干涉测量光的波长(同时练习使用游标型测量头),一 实验目的,三 实验器材,四 实验步骤,五 数据处理,教材研读,六 注意事项,七 误差分析,二 实验原理,考点一 实验原理与实验操作,考点二 实验数据处理与误差分析,考点突破,一、实验目的,教材研读,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 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,(2)接好电源,打开开关,使灯丝正常发光。 (3)调节各器件的高度,使光源灯丝发出的光能
2、沿遮光筒的轴线到达光屏。 (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条亮条纹;转动手轮,使分划板中心线移动至另一亮条纹的 中央,记下此时手轮上的读数a2;将该亮条纹记为第n条亮条纹,则相邻两 亮条纹间距x= 。 (3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的)。 (4)重复测量、计算,求出波长的平均值。
3、,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: (1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度。 (2)误认为x为亮(暗)条纹的宽度。 (3)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。 (4)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。
4、,考点一 实验原理与实验操作,考点突破,例1 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装成双缝干涉装置, 用以测量红光的波长。,(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 。,方法技巧 高考对本实验的考查主要集中在以下两点:一是干涉图样或条纹间距变 化的分析,二是干涉光波长或双缝间距的计
5、算等。以上两点都围绕条纹 间距公式x= 的应用命题。同时,由于x的测量需要用到螺旋测微 器或游标卡尺,所以读数时要科学、准确。,变式1 (2018浙江宁波新高考选考适应性)同学利用双缝干涉实验仪测 量光的波长,按要求将仪器安装在光具座上,如图甲所示,接通电源使光 源正常工作。甲,乙 关于这个实验下列几种说法,你认为正确的是 A.增加光源到单缝的距离,干涉条纹间距变大,B.将滤光片由蓝色换成红色,干涉条纹间距变宽 C.将单缝向双缝移动一小段距离,干涉条纹间距变宽 D.去掉滤光片,干涉现象消失 若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图乙所 示。通过装置中的“拨杆”的拨动 (填“能”
6、或“不能”)把 干涉条纹调成与分划板中心刻线同一方向上。,考点二 实验数据处理与误差分析,例2 在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求 安装在光具座上,如图甲所示,并选用双缝间距d=0.2 mm的双缝屏。从 仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离l=700 mm。然后,接通电 源使光源正常工作。,(1)已知测量头主尺的分度值是1毫米,副尺上有50个分度。某同学调整 手轮后,从测量头的目镜看去,第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所,示,图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号,此时图乙(b)中游标卡尺上的读数x1=1.16 mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图丙(a
7、)所示,此时图丙(b)中游标卡尺上的读数x2= mm。 (2)利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离x= mm,这种色光的波长= nm。,答案 (1)15.02 (2)2.31 660,解析 (1)由游标卡尺的读数规则可知x2=(15.0+1 0.02) mm=15.02 mm。 (2)题图乙(a)中暗纹与题图丙(a)中暗纹间的间隔为6个,故x= =2.3 1 mm;由x= 可知= =660 nm。,方法技巧 测量头有时应用游标卡尺,有时应用螺旋测微器。注意x2-x1不是相邻条 纹间的距离,而计算式x= 中x是相邻条纹间距。,变式2 用图甲所示的实验装置,做“双缝干涉测光的
8、波长”实验:甲 (1)某同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时,发现里面的两 条纹与分划板中心刻线未对齐,如图乙所示,若要使两者对齐,该同学应 如何调节 。,A.仅左右转动透镜 B.仅旋转单缝 C.仅旋转双缝 D.仅旋转测量头 (2)在实验中,双缝间距d=0.5 mm,双缝与光屏间距离l=0.5 m,用某种单色 光照射双缝得到干涉图像如图丙,分划板在图中A、B位置时游标卡尺 读数如图丁,则图丁中A位置的游标卡尺读数为 mm,单色光的 波长为 m(结果保留2位有效数字)。,答案 (1)D (2)11.1 6.310-7,解析 (1)发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐,若要使两者对齐,该 同学应调节测量头,故A、B、C错误,D正确;,
