高中物理 4.5 用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)定光的波長(zhǎng)課件 粵教版選修3-4.ppt

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目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,一、觀(guān)察雙縫干涉圖樣 1.將光源、遮光筒、毛玻璃屏等依次安放在光具座上。如圖所示。 2.接好光源,打開(kāi)開(kāi)關(guān),使燈絲正常發(fā)光。 3.調(diào)節(jié)各器件的高度,使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線(xiàn)射到光屏上。 4.安裝雙縫和單縫,中心大致位于遮光筒的中心軸線(xiàn)上,使雙縫與單縫的縫平行,二者間距約5~10 cm,這時(shí),可觀(guān)察白光的干涉條紋。 5.在單縫和光源間放上濾光片,觀(guān)察單色光的干涉條紋。,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,二、測(cè)定單色光的波長(zhǎng) 1.實(shí)驗(yàn)的步驟 (1)安裝測(cè)量頭,調(diào)節(jié)至可清晰觀(guān)察到干涉條紋。 (2)使分劃板中心刻線(xiàn)對(duì)齊某亮條紋中心時(shí),記下手輪上的讀數(shù)a1;轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板中心刻線(xiàn)移動(dòng)至另一亮條紋的中心時(shí),記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a2;并記下兩次測(cè)量時(shí)移過(guò)的條紋數(shù)n,則相鄰兩亮條紋間距 (3)用刻度尺測(cè)量雙縫到光屏間的距離l(d是已知的)。 (4)重復(fù)測(cè)量、計(jì)算,求出波長(zhǎng)的平均值。 (5)換用不同濾光片,重復(fù)實(shí)驗(yàn)。,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,實(shí)驗(yàn)中為什么不直接測(cè)相鄰條紋間距Δx,而要測(cè)幾個(gè)條紋間距來(lái)求平均值? 提示 由于光的波長(zhǎng)很小,實(shí)驗(yàn)中條紋寬度很小,直接測(cè)出一條條紋的寬度不準(zhǔn)確或較難實(shí)現(xiàn),只能先測(cè)出n個(gè)條紋間距,再求相鄰亮條紋間的距離,這樣既便于測(cè)量,又可以減小誤差。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一、觀(guān)察雙縫干涉圖樣 器材的安裝與調(diào)整時(shí)應(yīng)注意: (1)先將光源、遮光筒依次放于光具座上,調(diào)整光源的高度,使它發(fā)出的一束光沿著遮光筒的軸線(xiàn)把屏照亮。 (2)將單縫和雙縫安裝在光具座上,使光源、單縫及雙縫三者的中心位于遮光筒的軸線(xiàn)上,并注意使雙縫與單縫相互平行,在遮光筒有光屏一端安裝測(cè)量頭,如圖所示,調(diào)整分劃板位置直到分劃板中心刻線(xiàn)位于光屏中央。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,1.不同顏色的單色光的干涉條紋會(huì)有什么不同?請(qǐng)你作出猜想,并在后面實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證。 答案:據(jù) 知,不同顏色單色光的干涉條紋間距不同,波長(zhǎng)越長(zhǎng),條紋間距離越大。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,2.在實(shí)驗(yàn)中,若用白光作光源,得到的干涉圖樣有什么不同?中央亮紋為什么是白色?其他亮紋中為什么紅色在最外側(cè)、紫色在最內(nèi)側(cè)? 答案:若用白光作光源,則干涉條紋是彩色條紋,且中央是白色的。從雙縫射出的兩列光波中,各種色光都能形成明暗相間的條紋,各種色光都在中央條紋處形成亮條紋,從而復(fù)合成白色條紋。兩側(cè)條紋間距與各色光的波長(zhǎng)成正比,即紅色光的亮條紋間的寬度最大,紅色在亮紋的最外側(cè),紫色光亮條紋間的寬度最小,紫色在亮紋的最內(nèi)側(cè),即除中央條紋以外的其他條紋不能完全重合,這樣就形成了彩,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,【例1】 如圖所示是用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。 (導(dǎo)學(xué)號(hào)51150069) (1)圖中①是光源,⑤是光屏,它們之間的②、③、④依次是 、 、 。 (2)以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離( ) A.增大③和④之間的距離 B.增大④和⑤之間的距離 C.將紅色濾光片改為綠色濾光片 D.增大雙縫之間的距離,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,(3)在某次實(shí)驗(yàn)中,已知雙縫到光屏之間的距離是600 mm,雙縫之間的距離是0.20 mm,單縫到雙縫之間的距離是100 mm。某同學(xué)在用測(cè)量頭測(cè)量時(shí),先將測(cè)量頭目鏡中看到的分劃板中心刻線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)某條亮條紋(記作第1條)的中心,這時(shí)手輪上的示數(shù)如圖甲所示,然后他轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板中心刻線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)第7條亮條紋的中心,這時(shí)手輪上的示數(shù)如圖乙所示,這兩次示數(shù)依次為 mm和 mm,由此可以計(jì)算出所測(cè)單色光的波長(zhǎng)為 nm。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,解析:(1)各器件在光具座上的排序依次為:光源、濾光片、單縫、雙縫、光屏。 (2)根據(jù) ,增大④和⑤之間的距離l,能增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;將紅色濾光片改為綠色濾光片,λ減小,則Δx減小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;增大雙縫之間的距離即增大d,則Δx減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。,答案:(1)濾光片 單縫 雙縫 (2)B (3)0.640(0.639~0.641均正確) 10.793(10.792~10.794均正確) 564,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,(多選)某同學(xué)在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,在光屏上卻觀(guān)察不到干涉圖樣,這可能是由于( ) A.光束的中央軸線(xiàn)與遮光筒不平行,偏差較大 B.濾光片、單縫、雙縫的中心在同一高度 C.單縫與雙縫不平行 D.光源發(fā)出的光太強(qiáng) 答案:AC 解析:安裝實(shí)驗(yàn)器材時(shí)要注意:光束的中央軸線(xiàn)與遮光筒的軸線(xiàn)要重合,光源與光屏正面相對(duì),濾光片、單縫和雙縫要在同一高度,中心位置在遮光筒的軸線(xiàn),單縫與雙縫要互相平行才能使實(shí)驗(yàn)成功。當(dāng)然還要使光源發(fā)出的光束不能太暗,據(jù)上述分析可知選項(xiàng)A、C正確。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,二、測(cè)定單色光的波長(zhǎng),一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例2】 用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法中正確的是( ) (導(dǎo)學(xué)號(hào)51150070) A.中間部分兩相鄰明條紋的間距是兩邊兩相鄰明條紋的間距的2倍 B.兩相鄰明條紋的間距是相等的 C.屏與雙縫之間的距離減小,則屏上兩相鄰明條紋的間距增大 D.在實(shí)驗(yàn)裝置不變的情況下,紅光的兩相鄰明條紋的間距小于藍(lán)光的兩相鄰明條紋的間距 思路分析根據(jù)兩相鄰明條紋的間距公式 ,可以看出兩相鄰明條紋的間距是相等的,條紋間距與波長(zhǎng)、雙縫到屏間的距離和雙縫間的距離有關(guān)。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,解析:雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,明條紋是等間距的,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確。兩相鄰明條紋的間距 ,其中d是雙縫間的距離,l是雙縫到屏的距離,λ是光的波長(zhǎng),可見(jiàn),屏與雙縫之間的距離減小,則屏上兩相鄰明條紋的間距減小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。紅光的頻率比藍(lán)光的小,則紅光的波長(zhǎng)比藍(lán)光的長(zhǎng),故紅光的兩相鄰明條紋的間距大于藍(lán)光的兩相鄰明條紋的間距,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案:B,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,已知單縫與雙縫的距離l1=60 mm,雙縫與屏的距離l2=700 mm,單縫寬d1=0.10 mm,雙縫間距d2=0.25 mm。用測(cè)量頭來(lái)測(cè)量光屏上干涉亮紋中心的距離。測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成,轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板左右移動(dòng),讓分劃板的中心刻線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)屏上亮紋的中心(如圖乙所示),記下此時(shí)手輪的讀數(shù),轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板中心刻線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)另一條亮紋的中心,記下此時(shí)手輪上的刻度。 (導(dǎo)學(xué)號(hào)51150071),一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,甲,乙,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,(1)當(dāng)分劃板的中心刻線(xiàn)分別對(duì)準(zhǔn)第1條和第4條亮紋的中心時(shí),手輪上的讀數(shù)如圖丙所示,則對(duì)準(zhǔn)第1條時(shí)讀數(shù)x1= mm,對(duì)準(zhǔn)第4條時(shí)讀數(shù)x2= mm,相鄰兩條亮紋間的距離Δx= mm。 丙 (2)計(jì)算波長(zhǎng)的公式λ= ;求得的波長(zhǎng)值是 nm。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,