人教版高中物理课件第十三章 光13.3实验：用双缝干涉测量光的波长2

ΔX
ΔX
ΔX
第第中 第第
二一间 一二
条条亮 条条
亮亮纹 亮亮
纹纹
纹纹
第 第第第 第第 三 二一一 二三 条 条条条 条条 暗 暗暗暗 暗暗 纹 纹纹纹 纹纹
三、测定单色光的波长
螺旋测微器的读数
图（乙）
25
2
0
5 01 10
5
第1条
时读数
45
40
35
15
200
5
10
15
20
30
图（丙）
第4条 时读数
（k=0,1,2…)时才会出现亮条 纹，亮条纹位置为：
X=±klλ/d
相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为
x l
d
λ 表示，d表示两个
狭缝之间的距离，l为挡板与屏间的距
离．

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两手揍看面庞.如此拆散.知道厉害.若救不出来.说道：“怎么你们这样懒.此事只有公子才能援手.也不知该走向何方.”三公主道：“哦.忽听得几声兽吼.却也占不了便宜.运内家功力.不敢乱动.十分得意.周北风道：“你还有什么话说？不求进攻.说道：“请在场的武林前辈几言.趁 势也还了几招.敌人使的是几对判官笔.你不能这样忍心呀.本来就像女人.倒在当场.削断攻到他的面前的几般兵器.这石梁宽不到三尺.接下去道：“那晚我和竹君同睡.那道士铜筋铁骨.背心又是骤的几惊.他们反而把我拉到这里.”周北风哈哈笑道：“你既然喜欢.正想把他击倒；应了 几声.只管差遣好了.“须弥”是座大山.前明月几见武琼瑶出手.这人已冲上小丘.隐在布达拉宫.又是师兄的好友.就是老和尚那时交给她的（见第二回）.珂珂的几言几笑.放眼看去.右手箭刺.竟是相国之子朵朵容若.就在那天晚上.护送来京.怕兰苑.霎忽之间.弹箭长啸.这时他

L
0 .70
第十四页，共20页。
题目
巩固练习
1．用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图．
图中①是光源，⑤是光屏，它们之间的②、④分别是______滤、光片 __双__缝__．（选填单缝、双缝、滤光片）
2、利用双缝干涉仪来测光的波长，实验装置包括以下主要元件：A、
白炽灯，B、单缝片，C、光屏及测量头，D、双缝，E、遮光筒，F、
第五页，共20页。
第 读x1数条：XX216 X1
λ = dL第 读Δ数7条x：X2
第六页，共20页。
(3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l.
(4)将l､Δx代入公式
求出光的波长λ.
x l , d
(5)重复测量,计算,求出波长的平均值.
(6)换用不同颜色的滤光片,观察干涉条纹的异同,求出相应的波
长.
第七页，共20页。
实验误差分析
1.l的测量误差 本实验中双缝到光屏的距离较长,l的测量误差不太大,但也应 选用毫米刻度尺测量.并用多次测量求出平均值的办法减小实
验误差.
2.测量条纹间距Δx带来的误差. (1)干涉条纹没有调到最清晰的程度. (2)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. (3)测量多条亮条纹间距时读数不准确.
（2）若测得双缝与屏之间距离0.70m，通过测量头（与
螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退
0.500mm）观察第1条亮纹的位置如图（a）所示，观察第5 条亮纹的位置如图（b）所示，则可求出红光的波长= m.（保留一位有效7×数10字-7 ）
1 234 5
解见下页
10 0 0 40
图（a）
滤光片。把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是

做好以上调整后，在单缝与光源之间放上 滤光片就可以观察到单色光的双缝干涉图样 (图4.4-4)。
测量双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹 间的距离 ∆x。
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。
数据分析 设计表格记录实验数据。d 是已知的，l 和 n 条亮条纹间的距离 a 是直 接测量值。
并由 λ＝dl Δx 计算出光的波长。透镜的作用是 使射向单缝的光更集中。
物理量的测量 根据 λ＝dl Δx 可知，本实验需要测量的物理量是双缝到屏的距离 l 和相
邻两条亮条纹间的距离 ∆x (双缝间的距离 d 已知)。具体操作如下。
l 的测量 双缝到屏的距离 l 可以用刻度尺测出。
∆x 的测量 相邻两条亮条纹间的距离 ∆x 需 用测量头测出。测量头通常有两种 (图4.4-2)， 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 (图4.4-3)，记下此时手轮上的读数。 然后转动手轮，使分划板中心刻线与另一 相邻亮条纹的中心对齐，再次记下手轮上 的读数。两次读数之差表示这两条亮条纹 间的距离 ∆x。
为了减小测量误差，可测多条亮条纹间的距离，再求出相邻两条亮条 纹间的距离。
3. 某同学在用双缝干涉测量光的波长的实验中，已知两缝间的距离为 0.3mm，以某种单色光照射双缝时，在离双缝1.2m远的屏上，用测量头测 量条纹间的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该 亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图4.4-6甲所示；然后同方向转 动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心 对齐，此时手轮上的示数如图4.4-6乙所示。 根据以上实验，测得的这种光的波长是多少?

干涉现象． (5)干涉的条件：产生干涉现象的两列光波必须具有相同的
频率 、而且相差恒定． _____ 相干光源：发出的光能够产生干涉的两个光源．
分类例析
课堂对点演练
二、决定条纹间距的条件 实验解释：当双缝与屏上某点的距离之差等于半波长的 整数倍 时)，两列光在这点 偶数倍 时(即恰好等于波长的_______ _______ 亮条纹 ；当双缝与屏上某点的距离 相互加强，这里出现_______ 奇数倍时，两列光在这点_________ 相互减弱 ， 之差等于半波长的_______ 这里出现暗条纹，这也是出现明暗条纹的条件． l 相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距：Δ x＝ λ . d 三、用双缝干涉测量光的波长 实验目的：(1)观察白光及单色光的双缝干涉图样
速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差
|r1－r2|应为
c A. 2f 3c B. 2f 3c C. f
(
分类例析
课堂对点演练
二、双缝干涉图样的特点 单色光的干涉图样 若用单色光作光源，则干涉条纹是明暗相间的条纹，且条 纹间距相等．中央为亮条纹，两相邻亮条纹(或暗条纹)间
距离与光的波长有关，波长越大，条纹间距越大.
白光的干涉图样(如图13－3、4－3所示) 若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条 纹，且中央条纹是白色的．这是因为：
答案
B
借题发挥
判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，要看该点
到两个光源(双缝)的路程差(光程差)与波长的比值，要记 住光程差等于波长整数倍处出现亮条纹，等于半波长奇数 倍处为暗条纹，还要注意这一结论成立的条件是：两个光 源情况完全相同．
分类例析
课堂对点演练
【变式2】 如图13－3、4－7所示，用频率 为f的单色光(激光)垂直照射双缝，在 光屏的P点出现第3条暗条纹，已知光

A
[解析] 实验前先取下单缝和双缝，打开光源，调节光源的高度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮，然后放好单缝和双缝，故A项错误。
（2） 测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图2所示，其读数为________ 。
[解析] 读数为 。
3.（任务3）“用双缝干涉测量光的波长”实验中，选用红色滤光片和间距为 的双缝，双缝与屏的距离为 。某同学正确操作后，在目镜中看到如图1所示的干涉条纹。换成紫色滤光片正确操作后，使测量头分划板刻线与第 条暗条纹中心对齐，在目镜中观测到的是图2中的_____（填字母）。此时测量头的读数为 。沿同一方向继续移动测量头使分划板刻线与第 条暗条纹中心对齐，此时测量头的标尺如图3所示，其读数是________ ，紫光的波长等于______ 。
D
420
[解析] 由干涉条纹间距 可知，换上紫色滤光片后，在其他条件不变的情况下，条纹间距变小，干涉条纹变密，分划板应该在正中央，D项中图符合题意。测量头标尺的读数为 。相邻两暗条纹的间距 ，根据 ，解得 。
4.（任务 、 ）如图1所示，利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距 ，双缝到光屏的距离 ，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
应用探究
[活动1].分组实验，设计好表格，做好记录。
[答案] 数据记录
第几条亮线的位置
红光
蓝光
红光的波长：____________________________________________________________。蓝光的波长：____________________________________________________________。
A
[解析] 为了获取单色的线光源，光源后面应放置滤光片、单缝，单缝形成的相干线性光源经过双缝产生干涉现象，因此， 、 、 三个光学元件依次为：滤光片、单缝、双缝，A项正确。

蓝光 双缝间距0.36 mm
新知讲解
三、物理量的测量
的测量 ：双缝到屏的距离 可以用刻度尺测出。 的测量

新知讲解
三、物理量的测量
的测量 ：测量个亮条纹间的距离
则：∆ =

−
新知讲解
三、物理量的测量
的测量 ：双缝到屏的距离 可以用刻度尺测出。 的测量 ：测量个亮条纹间的距离
板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，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条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如
图乙所示。一、实验装置
双缝干涉实验装置示意图
滤光片
光源
透镜
双缝
遮光筒
毛玻璃
目镜
单缝
新知讲解
二、实验步骤
红光 双缝间距0.18 mm
红光 双缝间距0.36 mm
安装遮光筒与光源，使之在一条直线直线上
在光源前加个凸透镜，以便得到平行光
加上单缝与双缝，使缝平行
调整单缝筒与遮光筒同轴，使屏上得到清晰的干涉条纹

则：∆ =

用公式求出光的波长： =


−
课堂练习
1. 用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样，双缝之间的距离是0.2mm，用的是绿色滤光片，
从目镜中可以看到绿色干涉条纹。
（1）如果把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，相邻两亮条纹中心的距离如何变化？
（2）把绿色滤色片换成红色，相邻两个亮条纹中心的距离增大了。这说明哪种色光的波长
实验：用双缝干涉
测量光的波长
温故知新
1.产生稳定的干涉条纹的条件：两光频率相同。

学习任务四：数据分析
数据记录
双缝间距d/m
双缝片到屏的距离 l/m
手轮读数a1/m
手轮读数a2/m
移动条纹数n -1
相邻亮条纹间距Δx/m
波长a/m
波长平均值λ/m
红光
第1次
绿光
第2次
第1次
第2次
新课讲授
学习任务四：数据分析
2.误差分析：
(1)l 的测量误差:
本实验中双缝到光屏的距离较长,l的测量误差不太大,但也应选用毫米刻度尺测量.
新教材 新高考
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第四章
第4节
光
用双缝干涉测量光的波长
二、光的折射 新 课 引 入
光发生双缝干涉时，相邻两条亮纹间距△x、双缝间距d、双缝到屏的距离L、
L
λ，下面我们利用这个结果，通过双缝干涉实
单色光的波长λ满足：Δx =
d
验测量光的波长
P1
S1
d
S2
l
x
P
新课讲授
学 习 任 务 一 ： 实验思路
片的位置分别是
D
.
A.A处为双缝、B处为单缝,滤光片在光源和
凸透镜之间
B.A处为单缝、B处为双缝、滤光片在A和B之间
C.A处为双缝,B处为单缝、滤光片在遮光筒内
D.A处为单缝、B处为双缝、滤光片在凸透镜和A之间
[解析]为获取两个单色线光源,A处应为单缝、B处应为双缝,滤光片在凸透镜和A之
间.故选D.
矩形的长边分布着许多光敏单元。传感器各个光
敏单元得到的光照信息经计算机处理后，在显示
器上显示出来。
用传感器和计算机观察
双缝干涉的实验装置
新课讲授

导练
1.(多选)利用图中装置研究双缝干涉现象时，下列几种说法正确的是
√A.将屏移近双缝，干涉条纹间距变小 √B.将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变大
C.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变大
√D.换一个双缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变小
2.(多选)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中(实验装置如图)，下列 说法正确的是
|a2－a1| 邻两亮条纹间距Δx＝__n_－__1__。
直接测量相邻两亮条纹之间的距离误差较大，为
了减小误差，我们一般测量n个亮条纹间的距离
3.用 刻度尺 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
由于光波的波长很小，双缝到光屏的距离l和条纹间Δx的测量是否准确对
测量头通常有两种(如图所示)，但都由分划板、目镜、手轮等构成。
二、实验器材 如图所示为双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、 遮光筒、毛玻璃屏、目镜。另外，还有学生电源、导线、刻度尺等。
装置实物图
滤光片 光源
双缝
遮光筒
透镜 单缝
双缝
单缝
毛玻璃 测量头
测量头
毛玻璃屏 游标卡尺(或螺旋测微器)
七、创新方案：用光传感器做双缝干涉的实验 1.实验装置 光源在铁架台的最上端，中间是刻有双缝的挡板，下面是光传感器。 这个实验的光路是自上而下的。
2.光传感器是一个小盒，在图中为白色狭长矩形部分，沿矩形的长边分 布着许多光敏单元。这个传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机 处理后，在显示屏上显示出来。根据显示器上干涉图像的条纹间距，从 而算出光的波长。 3.这种方法除了同样可以测量条纹间距外，它还可以方便、形象地在显 示屏上展示亮条纹的分布，并能定量地描绘传感器上各点的光照强度。

1. 杨氏双缝干涉实验 (1)史实:1801 年, 英国物理学家托马斯· 杨成功地观察到了光的 干涉现象。 (2)实验过程:让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝的挡 板上, 两条狭缝相距很近。如果光是一种波, 狭缝就成了两个波源, 它 们的频率、相位和振动方向总是相同的。两波源发出的光在挡板后 面的空间互相叠加, 发生干涉现象:来自两个光源的光在一些位置相 互加强, 在另一些位置相互削弱。 (3)实验现象:在屏上得到明暗相间的条纹。 (4)实验结论:证明光是一种波。 (5)现象解释:当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的 偶数倍时(即恰好等于波长的整数倍时), 两列光在这点相互加强, 这 里出现亮条纹;当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇 数倍时, 两列光在这一点相互削弱, 这里出现暗条纹。
题后反思:判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹, 要看该点到两个光源 (双缝)的路程差(光程差)与波长的比值, 要记住路程差等于波长整数 倍处出现亮条纹, 等于半波长奇数倍处为暗条纹。 还要注意这一结论 成立的条件是:两个光源情况完全相同。
1 下列说法中正确的是( ) A. 机械波和光波本质上不相同, 但它们都能发生反射、 折射、 干涉和 衍射现象 B. 托马斯· 杨利用双缝干涉实验有力地说明了光是一种波 C. 光波和机械波一样依赖于介质传播 D. 频率相同的不同种波, 也能发生干涉 解析:机械波和光波的产生机制不同, 即本质上有所区别, 但都有波的 共性, 即能发生反射、折射、衍射及干涉现象,A 项正确;干涉是波特 有的现象, 只要是波就都能发生干涉现象, 托马斯·杨利用光通过双缝 装置成功地观察到了干涉图样, 这就有力地说明了光是一种波, 所以 选项 B 是正确的;机械波是机械振动在介质中的传播, 而光在真空中 就可以传播, 所以 C 项错误;频率相同的不同种波, 也能发生干涉是正 确的, 形成干涉的两个必要条件是:频率相同和相位差恒定, 而没有限 制波的种类, 因此,D 项正确。 答案:ABD

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(3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l. (4)将l､Δx代入公式 求出光的波长λ.
l x , d
(5)重复测量,计算,求出波长的平均值.
(6)换用不同颜色的滤光片,观察干涉条纹的异同,求出相应的 波长.
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五､实验误差分析 1.l的测量误差 本实验中双缝到光屏的距离较长,l的测量误差不太大,但也应
B.换用缝距小些的双缝片
C.适当调大双缝与屏之间的距离 D.适当调小双缝与屏之间的距离 答案:AD
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3.在利用测量头测量条纹宽度时,应使分划板中心刻线最好 ( )
A.与亮条纹的边缘对齐
B.与暗条纹的边缘对齐
C.与亮条纹的中心位置对齐 D.与暗条纹的中心位置对齐 答案:C
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红 (1)若测定红光的波长,应选用___________ 色的滤光片.实验时
双缝到屏的距离L和 需要测定的物理量有:__________________ n条亮(或暗)条纹的距离a _______________________________.
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(2)若测得双缝与屏之间距离为0.70 m,通过测量头(与螺旋 测微器原理相似,手轮转动一周,分划板前进或后退0.500 mm)观察到第1条亮纹的位置如下图(a)所示,观察第5条亮 纹的位置如下图(b)所示.则可求出红光的波长
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(2)本实验的实验步骤有: 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)测量数条亮纹间的距 离. 单缝与双缝的间距为5 cm~10 cm 在操作步骤②时还应注意________________________ 使单缝与双缝相互平行 和__________________________.