课改地区专用2018-2019学年高考物理总复习专题一光及其应用1.4实验：用双缝干涉测量光的波长学案新人教版.doc

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1、1.1.4　实验：用双缝干涉测量光的波长一、实验目的1.理解双缝干涉的原理，能安装和调试仪器。2.掌握相邻明条纹(或暗条纹)间距的计算公式Δx＝λ及推导过程。3.观察双缝干涉图样，掌握实验方法。二、实验原理1.相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx与入射光波长λ之间的定量关系：图1如图1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

2、直角三角形。有：r2－r1＝dsinθ(令∠S2S1M＝θ)①因为x≈ltanθ≈lsinθ②由①②得r2－r1＝d若P处为亮纹，则d＝±kλ(k＝0，1，2…)，解得：x＝±kλ(k＝0，1，2…)，相邻两亮纹或暗纹的中心间距：Δx＝λ。2.干涉图样的获得：光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后相当于线光源，经双缝后产生稳定的干涉图样，通过屏可以观察到明暗相间的干涉条纹，如果用白光通过双缝可以观察到彩色条纹。3.光的波长的测定：若双缝到屏的距离用l表示，双缝间的距离用d表示，相邻两条亮纹间的距离用Δx

3、表示，则入射光的波长为λ＝。实验中d是已知的，测出l、Δx即可测出光的波长λ。4.测量Δx的方法：测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图2甲所示，测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与干涉条纹平行，然后转动手轮，使分划板向左(或向右)移动至分划板的中心刻线与条纹的中心对齐，记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出n个亮纹间的距离a，则可求出相邻两亮纹间的距离Δx＝。图2三、实验器材双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源，导线、刻度尺。四、实验步骤1.按如图3所

4、示安装仪器。图32.将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的中心轴线上。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亮条纹的中心，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亮条纹中心，记下此时手轮读数和移过分划板中心刻度线的条纹数n。5.将两次手轮的读数相减

5、，求出n个亮条纹间的距离a，由Δx＝算出条纹间距，然后利用公式λ＝Δx，求出此单色光的波长λ(d、l仪器中都已给出)。6.换用另一滤光片，重复步骤(3)、(4)，并求出相应的波长。五、注意事项1.单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的中心轴线上，双缝到单缝的距离应相等。2.测双缝到屏的距离l时，用毫米刻度尺测多次取平均值。3.测条纹间距Δx时，采用累积法，即用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻的两条亮条纹间的距离Δx＝。思维拓展　实验中为什么不直接测出相邻两条亮条纹间的距离Δx，而要测出n个亮条纹间的

6、距离，再求平均值？答案　由于光的波长很小，实验中亮条纹宽度很小，直接测出一条亮条纹的宽度不准确或较难实现，只能先测出n个亮条纹间距，再求相邻亮条纹间的距离，这样既便于测量，又可以减小误差。[精典示例][例1](1)如图4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，为增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取______________或________________的方

7、法。图4(2)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读出手轮的读数如图5甲所示。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹，读出手轮的读数如图乙所示。则相邻两亮条纹的间距是________mm。图5(3)如果已经量得双缝的间距是0.30mm、双缝和光屏之间的距离是900mm，则待测光的波长是________m。(取三位有效数字)解析　(1)由实验原理可知②③④分别是滤光片、单缝、双缝。由Δx＝λ可知，要增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取的办法有：①增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)；②

8、换用双缝之间距离较小的双缝。(2)甲图读数是0.045mm，乙图读数是14.535mm，它们的差值是14.490mm，中间跨越了10－1＝9个条纹间距，所以相邻两亮条纹间距是Δx＝mm＝1.610mm。(3)光的波长λ＝＝5.37×10－7m。答案　(1)滤光片　单缝　双缝增加双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)换用双缝之间距离较小的双缝(2)1.610　(3)5.3