实验：用双缝干涉测量光的波长 学案（含答案 学生版+教师版）.docx

4　实验：用双缝干涉测量光的波长 [学习目标]　1.掌握双缝干涉测量光的波长的原理(重点)。2.学会安装实验器材，并能进行正确的实验操作测量光的波长(重难点)。 一、实验思路 1．实验原理 光源发出的光经滤光片(装在单缝前)成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，可以在这个屏上观察到干涉条纹，并由λ＝eq \f(d,l)Δx计算出光的波长。透镜的作用是使射向单缝的光更集中。 2．物理量的测量(双缝间的距离d已知) (1)l的测量：双缝到屏的距离l可以用刻度尺测出。 (2)Δx的测量：相邻两条亮条纹间的距离Δx需用测量头测出。测量头由分划板、目镜、手轮等构成。 二、实验装置 1．实验装置如图所示 2．实验器材 光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃、测量头。另外，还有学生电源、导线、刻度尺等。 三、进行实验 1．将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃依次安放在光具座上。 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，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒的轴线到达光屏。 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，两者间距5～10 cm，这时可观察白光的双缝干涉条纹。 5．在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。 6．测量双缝到屏的距离l和相邻两条亮条纹间的距离Δx。 7．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。 四、数据分析 1.安装____________，调节至可清晰观察到干涉条纹。如图所示。 2．使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮条纹，则相邻两亮条纹间距Δx＝__________________。 3．用________________测量双缝到屏间的距离l(d是已知的)。 4．重复测量、计算，求出波长的平均值。 五、误差分析 1．误差来源 由于光的波长很小，双缝到光屏的距离l和条纹间距Δx的测量是否准确对波长的测量影响很大，是本实验误差的主要来源。 2．减少误差的方法 (1)l的测量：使用毫米刻度尺测量，可多测几次求平均值。 (2)Δx的测量：使用测量头测量，测出n条亮条纹间的距离a，则Δx＝eq \f(a,n－1)，同样可以多测几次求平均值，进一步减小实验误差。 六、注意事项 1．双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件。 2．滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去。 3．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、双缝平行且与遮光筒的中心轴线垂直，间距大约5～10 cm。 4．常见问题的成因：照在像屏上的光很弱主要是由于灯丝与单缝、双缝、遮光筒不共轴线所致；干涉条纹不清晰的主要原因一般是单缝与双缝不平行。 5．测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心。 6．光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近。 例1　(2022·西南大学附中高二期中)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜(目镜)，如图所示。 (1)M、N、P三个光学元件依次为_______________________。 A．滤光片、单缝、双缝 B．双缝、滤光片、单缝 C．单缝、双缝、滤光片 D．滤光片、双缝、单缝 (2)如图所示，测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上。如果想使中心刻线与亮条纹对齐，下列操作中可达到目的的是________。 A．仅转动透镜　　　　 B．仅转动测量头 C．仅转动手轮 (3)关于该实验，下列说法正确的是________。 A．若将滤光片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 B．若将双缝间的距离d减小，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大 C．若将滤光片由绿色换成红色，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大 D．为了减小测量误差，可用测微目镜测出n条亮条纹间的距离a，则相邻两条亮条纹间距为Δx＝eq \f(a,n) 针对训练1　(2021·浙江6月选考)如图所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中： (1)观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，可尝试的是________。(单选) A．旋转测量头 B．增大单缝与双缝间的距离 C．调节拨杆使单缝与双缝平行 (2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是________。(单选) A．减小单缝与光源间的距离 B．减小单缝与双缝间的距离 C．增大透镜与单缝间的距离 D．增大