實驗十九用雙縫干涉測光的實驗十九用雙縫干涉測光的波長波長本節(jié)目錄本節(jié)目錄基礎(chǔ)理論儲備基礎(chǔ)理論儲備經(jīng)典例題展示經(jīng)典例題展示創(chuàng)新實驗評析創(chuàng)新實驗評析知能優(yōu)化演練知能優(yōu)化演練基礎(chǔ)理論儲備基礎(chǔ)理論儲備實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康挠^察白光、單色光的干涉圖樣，測定單色光的波長觀察白光、單色光的干涉圖樣，測定單色光的波長實驗原理實驗原理單色光通過單縫后，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，圖樣中相單色光通過單縫后，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，圖樣中相鄰兩條亮鄰兩條亮(暗暗)紋間距紋間距x與雙縫間距與雙縫間距d、雙縫到屏的距離、雙縫到屏的距離l、單色、單色光的波長光的波長之間滿足之間滿足dx/l.實驗器材實驗器材雙縫干涉儀雙縫干涉儀(由光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、由光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭組成毛玻璃屏、測量頭組成)、學生電源、導線、刻度尺等、學生電源、導線、刻度尺等測量頭使用方法測量頭使用方法1. 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成如圖所示由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成如圖所示2用途：用途：測兩條相鄰明測兩條相鄰明(暗暗)條紋間的距離條紋間的距離x.3使用方法：使用方法：轉(zhuǎn)動手輪，分劃板會左、右移動測量時，應(yīng)轉(zhuǎn)動手輪，分劃板會左、右移動測量時，應(yīng)使分劃板中心刻線對齊條紋的中心使分劃板中心刻線對齊條紋的中心(如圖所示如圖所示)，記下此時手輪，記下此時手輪上的讀數(shù)上的讀數(shù)a1；轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板向一側(cè)移動，當分劃板中心；轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板向一側(cè)移動，當分劃板中心刻線對齊另一條相鄰的條紋中心時，記下手輪上的刻度數(shù)刻線對齊另一條相鄰的條紋中心時，記下手輪上的刻度數(shù)a2，兩次讀數(shù)之差就是這兩條條紋間的距離，即兩次讀數(shù)之差就是這兩條條紋間的距離，即xa1a2.實驗步驟實驗步驟1觀察干涉條紋觀察干涉條紋(1)將光源、遮光筒、毛將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具玻璃屏依次安放在光具座上如圖所示座上如圖所示(2)接好光源，打開開關(guān)，接好光源，打開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光使燈絲正常發(fā)光(3)調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源發(fā)出的光能沿軸線到達光屏調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源發(fā)出的光能沿軸線到達光屏(4)安裝雙縫和單縫，中心大致位于遮光筒的軸線上，使雙縫與安裝雙縫和單縫，中心大致位于遮光筒的軸線上，使雙縫與單縫的縫平行，二者間距約單縫的縫平行，二者間距約5 cm10 cm，這時，可觀察白光，這時，可觀察白光的干涉條紋的干涉條紋(5)在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋2測定單色光的波長測定單色光的波長(1)安裝測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋安裝測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋(2)使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋的中央，記下手輪上的使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋的中央，記下手輪上的讀數(shù)讀數(shù)a1，將該條紋記為第，將該條紋記為第1條亮紋；轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心條亮紋；轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線移動至另一亮條紋的中央，記下此時手輪上的讀數(shù)刻線移動至另一亮條紋的中央，記下此時手輪上的讀數(shù)a2，將，將該條紋記為第該條紋記為第n條亮紋條亮紋(3)用刻度尺測量雙縫到光屏的距離用刻度尺測量雙縫到光屏的距離l(d是已知的是已知的)(4)改變雙縫間的距離改變雙縫間的距離d，雙縫到屏的距離，雙縫到屏的距離l，重復測量，重復測量誤差分析誤差分析1雙縫到屏的距離雙縫到屏的距離l的測量存在誤差的測量存在誤差2測條紋間距測條紋間距x帶來的誤差帶來的誤差(1)干涉條紋沒有調(diào)整到最清晰的程度干涉條紋沒有調(diào)整到最清晰的程度(2)誤認為誤認為x為亮為亮(暗暗)條紋的寬度條紋的寬度(3)分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于條分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于條紋中心紋中心(4)測量多條亮條紋間的距離時讀數(shù)不準確，此間距中的條紋測量多條亮條紋間的距離時讀數(shù)不準確，此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清數(shù)未數(shù)清注意事項注意事項1雙縫干涉儀是比較精密的儀器，應(yīng)輕拿輕放雙縫干涉儀是比較精密的儀器，應(yīng)輕拿輕放,且注意保養(yǎng)且注意保養(yǎng)2安裝時，注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在安裝時，注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且間距適當遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且間距適當3光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近4調(diào)節(jié)的基本依據(jù)是：照在光屏上的光很弱，主要原因是燈調(diào)節(jié)的基本依據(jù)是：照在光屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測量頭與遮光筒不共軸所致，干涉條紋不絲與單縫、雙縫，測量頭與遮光筒不共軸所致，干涉條紋不清晰一般原因是單縫與雙縫不平行所致，故應(yīng)正確調(diào)節(jié)清晰一般原因是單縫與雙縫不平行所致，故應(yīng)正確調(diào)節(jié)經(jīng)典例題展示經(jīng)典例題展示例例1考點考點1雙縫干涉實驗的數(shù)據(jù)處理雙縫干涉實驗的數(shù)據(jù)處理 在在“用雙縫干涉測光的波長用雙縫干涉測光的波長”實驗中，將雙縫干涉實驗中，將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上實驗儀按要求安裝在光具座上(如圖甲如圖甲)，并選用縫間距，并選用縫間距d0.20 mm的雙縫屏從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏的雙縫屏從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離間的距離L700 mm.然后，接通電源使光源正常工作然后，接通電源使光源正常工作(1)已知測量頭主尺的最已知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上小刻度是毫米，副尺上有有50分度某同學調(diào)整分度某同學調(diào)整手輪后，從測量頭的目手輪后，從測量頭的目鏡看去，第一次映入眼鏡看去，第一次映入眼簾的干涉條紋如圖乙簾的干涉條紋如圖乙(a)所示，圖乙所示，圖乙(a)中的數(shù)字是該同學給各暗紋的編號，此時圖乙中的數(shù)字是該同學給各暗紋的編號，此時圖乙(b)中游標尺上的讀數(shù)中游標尺上的讀數(shù)x11.16 mm；接著再轉(zhuǎn)動手輪，映入眼；接著再轉(zhuǎn)動手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖丙簾的干涉條紋如圖丙(a)所示，此時圖丙所示，此時圖丙(b)中游標尺上的讀數(shù)中游標尺上的讀數(shù)x2_mm；(2)利用上述測量結(jié)果，經(jīng)計算可得兩個相鄰明紋利用上述測量結(jié)果，經(jīng)計算可得兩個相鄰明紋(或暗紋或暗紋)間的間的距離距離x_mm；這種色光的波長；這種色光的波長_nm.【答案答案】(1)15.02(2)2.316.6102考點考點2實驗結(jié)論與誤差分析實驗結(jié)論與誤差分析 在在“用雙縫干涉測量光的波長用雙縫干涉測量光的波長”實驗中實驗中,實驗裝置如實驗裝置如圖甲所示圖甲所示(1)以線狀白熾燈為光源，對實驗裝置進行了調(diào)節(jié)并觀察實驗現(xiàn)以線狀白熾燈為光源，對實驗裝置進行了調(diào)節(jié)并觀察實驗現(xiàn)象后，總結(jié)出以下幾點：象后，總結(jié)出以下幾點：A燈絲和單縫及雙縫必須平行放置燈絲和單縫及雙縫必須平行放置B干涉條紋與雙縫垂直干涉條紋與雙縫垂直C干涉條紋疏密程度與雙縫寬度有關(guān)干涉條紋疏密程度與雙縫寬度有關(guān)D干涉條紋間距與光的波長有關(guān)干涉條紋間距與光的波長有關(guān)以上幾點中你認為正確的是以上幾點中你認為正確的是_例例2(2)當測量頭中的分劃板中心刻線對齊某條刻度線時，手輪上當測量頭中的分劃板中心刻線對齊某條刻度線時，手輪上的示數(shù)如圖乙所示，該讀數(shù)為的示數(shù)如圖乙所示，該讀數(shù)為_mm. (3)如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上上,如圖丙所示則在這種情況下測量干涉條紋的間距如圖丙所示則在這種情況下測量干涉條紋的間距x時時,測測量值量值_(填填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”)實際值實際值.【答案答案】(1)ACD(2)0.702(3)大于大于創(chuàng)新實驗評析創(chuàng)新實驗評析【范例范例】一課外活動實驗小組利用如下器材測定某細金屬一課外活動實驗小組利用如下器材測定某細金屬絲的直徑：一段細金屬絲，兩塊表面光滑的玻璃板絲的直徑：一段細金屬絲，兩塊表面光滑的玻璃板A、B，一，一束波長為束波長為的單色平行光，一臺讀數(shù)顯微鏡，一把刻度尺的單色平行光，一臺讀數(shù)顯微鏡，一把刻度尺實驗原理和部分實驗步驟如下：實驗原理和部分實驗步驟如下：a將玻璃板將玻璃板A放在水平桌面上，玻璃板放在水平桌面上，玻璃板B置于玻璃板置于玻璃板A上，用上，用金屬絲將板金屬絲將板B的一端墊起，且使金屬絲與兩玻璃板的交線平行，的一端墊起，且使金屬絲與兩玻璃板的交線平行，兩玻璃板之間形成一個傾角兩玻璃板之間形成一個傾角很小的楔形空氣薄層，其截面圖很小的楔形空氣薄層，其截面圖如圖所示如圖所示【名師點評名師點評】本題的創(chuàng)新之處是巧妙地利用薄膜干涉得到本題的創(chuàng)新之處是巧妙地利用薄膜干涉得到相鄰兩條紋間距，再結(jié)合數(shù)學知識得到相應(yīng)的方程，從而得相鄰兩條紋間距，再結(jié)合數(shù)學知識得到相應(yīng)的方程，從而得出金屬絲的直徑出金屬絲的直徑