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高中物理第十三章光4实验:用双缝干涉测量光的波长课堂互动学案新人教版选修3-4课件


4 实验:用双缝干涉测量光的波长
课堂互动 三点剖析 1.实验原理 (1)屏上明条纹、暗条纹之间的距离总是相等的。其距离大小 Δ x 与双缝之间距离 d,双缝 到屏的距离 l 及光的波长 λ 有关,即 Δ x=

l λ 。 d

在 l 和 d 不变的情况下,Δ x 和波长 λ 成正比,应用上式可得光波的波长 λ 。 (2)用同一实验装置做干涉实验,红光干涉条件的间距 Δ x 红最大,紫光的干涉条纹间距 Δ x 紫最小,则可知:λ 红大于 λ 紫,红光的频率 f 红小于紫光的频率 f 紫。 2.用测量头测 Δ x 两条相邻明(暗)条纹间的距离 Δ x 用测量头测出。 测量头由分划板、 目镜、 手轮等构成。 如图 13-3-2 所示。

图 13-3-2 转动手轮、分划板会左、右移动。测量时,应使分划板中心刻线对齐条纹的中心(如图 13-3-3 所示),记下此时手轮上的读数 a1,转动手轮,使分划板向一侧移动,当分划板中心 刻线对齐另一条相邻的明条纹中心时, 记下手轮上的刻度数 a2, 两次读数之差就是相邻两条 明条纹间的距离。

图 13-3-3 即 Δ x=|a1-a2|。 Δ x 很小,直接测量时相对误差较大,通常测出 n 条明条纹间的距离 a,再推算相邻两 条明(暗)条纹间的距离 Δ x=a/(n-1)。 各个击破 【例 1】 用单色光做双缝干涉实验,下列说法正确的是( ) A.相邻干涉条纹之间的距离相等 B.中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的 2 倍 C.屏与双缝之间距离减小,则屏上条纹间的距离增大 D.在实验装置不变的情况下,红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距 解析:因为相邻两条亮线(或暗线)间的距离 Δ x=

L λ ,其中 d 为两个缝间的距离,L 为缝 d

到屏的距离,λ 为光波波长,可见相邻干涉条纹之间的距离相等。A 正确,B 错误,C 错误。 因为 λ 红>λ 蓝,所以 Δ x 红>Δ x 蓝,故 D 也错误。 答案:A

1

类题演练 1 在双缝干涉测光的波长的实验中,所用双缝间距 d=2 mm,双缝到屏的间距 L=86.4 cm,手轮的初始读数为 a1=2.12 mm,转动手轮,分划板中心刻线移动到第 13 条线时 手轮读数 a2=5.54 mm,求通过滤光片后的波长。 解析:相邻亮条纹间的距离 Δ x 为:

a2 ? a1 =0.285 mm 12 L 由 Δ x= λ 可知: d
Δ x=

d 0.285?10?3 ? 2 ?10?3 m =6.6×10-7 m λ = ?x ? L 0.864
答案:6.6×10 m 【例 2】 用红光做双缝干涉实验,在屏上观察到干涉条纹。在其他条件不变的情况下,改 用紫光做实验,则干涉条纹间距将变 __________ ,如果改用白光做实验,在屏上将出现 __________色条纹。 解析:在双缝干涉实验中,在其他条件不变的情况下,干涉条纹的间距与入射光的波长成正 比,紫光波长小于红光波长,所以改用紫光做实验,干涉条纹间距将变小。改用白光做实验 时,由于七色光的波长不同,各自干涉条纹的间距不同,在光屏上单色光加强的位置不同, 于是出现彩色干涉条纹。 答案:小,彩 类题演练 2 在双缝干涉实验中,双缝到光屏上 P 点的距离之差 Δ x=0.6 μ m;若分别用频 14 14 率为 f1=5.0×10 Hz 和 f2=7.5×10 Hz 的单色光垂直照射双缝,则 P 点出现明、暗条纹的 情况是( ) A.用频率为 f1 的单色光照射时,出现明条纹 B.用频率为 f2 的单色光照射时,出现明条纹 C.用频率为 f1 的单色光照射时,出现暗条纹 D.用频率为 f2 的单色光照射时,出现暗条纹 解析:根据 c=λ f,可得两种单色光的波长分别为 λ 1=
-7

c 3 ?108 ? m =0.6 μ m f1 3 ?1014 c 3 ?108 ? m =0.4 μ m f 2 7.5 ?1014
3 λ 2

λ 2=

跟题给条件(Δ x=0.6 μ m)比较可知 Δ x=λ
1

Δ x=

2

故用频率为 f1 的光照射双缝时,P 点出现明条纹;用频率为 f2 的光照射双缝时,P 点出 现暗条纹,该题的正确答案是 AD。 答案:AD

2


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