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1、第四章 光4.实验：用双缝干涉测量光的波长教学目标CONTENT010203测定单色光的波长观察白光及单色光的双缝干涉图样了解光波产生稳定的干涉现象的条件前面我们利用光的双缝干涉装置，用不同的单色光进行实验，红光的条纹间距最大，紫光的最小。通过理论推导，得到了双缝干涉相邻亮（暗）条纹距离表达式为我们如何才能测出不同入射光波长的大小呢？新课引入红光干涉条纹蓝光干涉条纹实验思路一知能提升光源滤光片双缝遮光筒毛玻璃单缝测量头根据可知，本实验需要测量的物理量是双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 ，双缝间的距离d已知。具体操作如下。l 的测量：双缝到屏的距离l 可以用刻度尺测出。的测量：相邻两
2、条亮条纹间的距离需用测量头测出。测量头通常有两种（如图所示），但都由分划板、目镜、手轮等构成。物理量的测量二知能提升转动手轮，分划板会左右移动。测量时，应使分划板的中心刻线与条纹的中心对齐（如图所示），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，再次记下手轮上的读数。两次读数之差表示这两个条纹间的距离 。分划板中心刻线为了减小测量误差，可测多个亮条纹间的距离，再求出相邻两个条纹间的距离。例如，可测出 n 个亮条纹间的距离 a，再求出相邻两个亮条纹间的距离 。第1条亮纹的示数第n条亮纹的示数进行实验三知能提升如图，实验前先取下双缝，打开光源，调节光源的高度和角度，
3、使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮。然后放好单缝和双缝。注意使单缝与双缝相互平行，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上。测量双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离。分别改变滤光片的颜色和双缝的距离，观察干涉条纹的变化，并求出相应的波长。做好以上调整后，在单缝与光源之间放上滤光片就可以观察到单色光的双缝干涉图样（如图所示）。设计表格记录实验数据。d 是已知的，l 和 n 条亮条纹间的距离 a 是直接测量值。由 可以求出相邻两个亮条纹间的距离。最后，根据算出波长。数据分析四知能提升红双缝到屏的距离Ln条亮(或暗)条纹的距离a(1)若测定红光的波长，应选用_色的滤光片.实验时需要测定的物理量有
4、：_和_.例.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如下图所示。双缝间的距离d=3mm.典例精析(2)若测得双缝与屏之间距离为0.70m，通过测量头(与螺旋测微器原理相似,手轮转动一周，分划板前进或后退0.500mm)观察到第1条亮纹的位置如下图(a)所示，观察第5条亮纹的位置如下图(b)所示.则可求出红光的波长=_m.(保留一位有效数字)示数为00.650mm710-7 例.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如下图所示。双缝间的距离d=3mm.一、实验思路二、物理量的测量课堂小结三、进行实验四、数据分析1.(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,
5、这可能是由于()A.光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致,相差较大B.滤光片、单缝、双缝的中心在同一高度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不一致,单、双缝不平行都可能造成看不到干涉图样。选项A、C正确。AC跟踪练习2.(多选)某同学按实验装置安装好仪器后,观察光的干涉现象,获得成功。若他在此基础上对仪器的安装有如下改动,则仍能使实验成功的是()A.将遮光筒的光屏向靠近双缝的方向移动少许,其他不动B.将滤光片移至单缝和双缝之间,其他不动C.将单缝向双缝移动少许,其他不动D.将单缝与双缝的位置互换,其他不动解析:干涉条纹是双缝发出的光叠加的结果,双缝后面的区
6、域处处存在光,所以移动光屏或改变单缝与双缝间距,条纹仍然形成,故A、C正确;将滤光片移至单缝和双缝之间,照到双缝上的光仍是振动情况完全一样的光源,故B正确;将单缝与双缝的位置互换,失去了产生干涉的条件,故D错误。ABC3.在杨氏双缝干涉实验中，如果（）A.用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B.用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C.用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹D.用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹BD解析：白光作杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错；用红光作光源，屏上将呈现红色两条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，B对；红光和紫
7、光频率不同，不能产生干涉条纹，C错；紫光作光源，遮住一条狭缝，屏上出现单缝衍射条纹，即间距不等的条纹，D对。4.双缝干涉测光的波长的实验装置如图甲所示,已知单缝与双缝间的距离l1=100mm,双缝与屏的距离l2=700mm,双缝间距d=0.25mm。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准亮纹的中心(如图乙所示),记下此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数。(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时,手轮上的读数如图丙所示,则对准第1条时读数x1=mm,对准
8、第4条时读数x2=mm。(2)写出计算波长的表达式,=(用符号表示),=m。解析:(1)读数x1=2 mm+0.0119.0 mm=2.190 mm,x2=7.5 mm+0.0137.0 mm=7.870 mm。5.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),并选用缝间距d=0.20mm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=700mm。然后,接通电源使光源正常工作。甲(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50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)中游标尺上的读数x1=1.16mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示,此时图丙(b)中游标尺上的读数x2=mm。乙丙 15.02(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。2.316.6102