【物理】2019届二轮复习第59讲实验：双缝干涉测光的波长教案（全国通用）

【物理】2019届二轮复习第59讲实验：双缝干涉测光的波长教案（全国通用）

第59讲 实验：双缝干涉测光的波长 ‎【教学目标】‎ ‎1.理解双缝干涉的原理，能安装和调试仪器.‎ ‎2.观察入射光分别为白光和单色光时双缝干涉的图样.‎ ‎3.掌握利用公式测波长的方法．‎ ‎【教学过程】‎ ‎ ‎ ‎【实验目的】‎ ‎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。‎ ‎【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Δx与双缝间的距离d、双缝到屏的距离l、单色光的波长λ之间满足λ＝。‎ ‎【实验器材】‎ 双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)，另外还有学生电源、导线、刻度尺。‎ ‎【实验步骤】‎ ‎1．观察干涉条纹 ‎(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安装在光具座上，如图所示。‎ ‎(2)接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。‎ ‎(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，二者间距约5 cm 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。‎ ‎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)使分划板中心刻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条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮纹。‎ ‎(3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)。‎ ‎(4)重复测量。‎ ‎【数据处理】‎ ‎1．条纹间距Δx＝。‎ ‎2．波长λ＝Δx。‎ ‎3．计算多组数据，求λ的平均值。‎ ‎【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Δx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Δx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。‎ ‎【注意事项】‎ ‎1．双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，且注意保养。‎ ‎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。‎ ‎【典型例题】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)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左到右，表示各光学元件的字母排列顺序为C、 、A。‎ ‎(2)本实验的步骤有：‎ ‎①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；‎ ‎②按合理顺序在光具座上安装各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；‎ ‎③用米尺测量双缝到屏的距离；‎ ‎④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离。‎ 在操作步骤②时还应注意 ‎ ‎ ‎ ‎ 。‎ ‎(3)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，此时手轮上的示数如图甲所示。然后同方向转动测量头，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，为 mm，求得相邻亮条纹的间距为Δx＝ mm。‎ ‎【答案】　(1)E、D、B ‎【解析】　(1)滤光片E的作用是从白光中选出单色红光，单缝D是获取线光源，双缝B是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上。各组成部分在光具座上的正确排序为：光源、滤光片、单缝、双缝、屏，因此应填E、D、B。‎ ‎(2)调节各元件时，应使单缝与双缝的间距为5 10 cm；使单缝与双缝的缝相互平行；保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上。‎ ‎(3)螺旋测微器的读数规则：先读整数刻度，然后看半毫米刻度线是否露出，最后读可动刻度。由题图可以读出，a1＝2.320 mm，a2＝13.870 mm。所以相邻亮条纹间距 Δx＝＝ mm＝2.310 mm。‎