高中人教物理实验15　用双缝干涉实验测量光的波长 教案.doc

实验十五　用双缝干涉实验测量光的波长
1．观察双缝干涉图样，掌握实验方法。
2．测量单色光的波长。
相邻两条亮条纹的中心间距Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2间距d及双缝与屏的距离l满足的关系式为：Δx＝λ。
光具座、光源、学生电源、导线、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺。
如图甲所示，测量头通常有两种，但都由分划板、目镜、手轮等构成，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亮条纹的中心对齐，如图乙，记下此时手轮上的读数。
两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离。实际测量时，要测出n个亮条纹间的距离a，再求出相邻两条亮条纹间的距离Δx＝。
1．如图所示，安装仪器(注：滤光片可装在单缝前)
(1)将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃屏依次安装在光具座上。
(2)打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮。
(3)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。
2．观察记录与数据处理
(1)调节单缝与双缝间距为5～10 cm时，观察白光的双缝干涉图样。
(2)在单缝和光源之间放上滤光片，观察单色光的双缝干涉图样。
(3)用刻度尺测量出双缝到屏的距离l。
(4)调节测量头，使分划板中心刻线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线与第n条亮条纹中心对齐时，记下手轮上的读数a2。
(5)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。
1．相邻两亮条纹间距的计算：Δx＝，可多测几组不同的n对应的Δx求平均值，减小误差。
2．由λ＝Δx计算波长。
1．测量双缝到屏的距离l存在的误差。
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)分划板的中心刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于亮条纹中心。
(3)测量多条亮条纹间的距离时读数不准确。
1．透镜的作用是使射向单缝的光更集中。
2．注意调节光源的高度和角度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。
3．放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上。
4．调节测量头时，应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐，记录此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐，记下这时手轮的读数，两次读数之差就表示这两个亮条纹间的距离。
5．不要直接测量相邻两亮条纹的间距Δx，测量间隔若干个条纹的间距，计算得到相邻两亮条纹的平均间距Δx，这样可以减小误差。
6．观察白光的双缝干涉图样，看到的是彩色条纹，中央为白色亮条纹，这样可以确定中央亮条纹的位置。
考点 1　　实验原理与实验操作
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)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、________、________、________、A。
(2)本实验的步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件，调节光源的高度和角度，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮；
②按合理的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；
③用刻度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________和________。
尝试解答　(1)E D B (2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行 单缝、双缝间的距离要适当。
(1)滤光片E可以从白光中选出单色红光，单缝D可以获取线光源，双缝B可以获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏A上。所以排列顺序为C、E、D、B、A。
(2)在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间的距离要适当。
[变式1]　(多选)用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，其中光源为白炽灯泡，调整实验装置使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是(　　)
A．取下滤光片，光屏上将出现彩色的干涉条纹
B．若单缝向右平移一小段距离，光屏上相邻两条亮条纹中心的距离增大
C．若将双缝间的距离d增大，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离减小
D．若将滤光片由红色换成绿色，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离减小
答案　ACD
解析　取下滤光片，不同的色光干涉条纹叠加，在光屏上将出现彩色的干涉条纹，故A正确。若单缝向