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《選擇性必修第一冊》 第四章 光
4.4 實驗:
用雙縫干涉測量光的波長
學習目標
1.會根據干涉條紋的間距和光的波長之間的關系，確定測量光的波長的實驗思路。
2.能設計實驗方案并正確操作實驗器材，得到明顯的干涉條紋。
3.對測量數據進行整理，得到波長的測量值。
目錄
01
02
物理量的測量
實驗思路
03
04
實驗方案
數據分析
環節一：課堂引入
同學們，你見過最精密的尺子是什么？可能是千分尺，千分尺的精確度可以達到10-5m,你知道，可光的波長比這個還有小的很多，光的波長是怎樣被測量出來的，你能根據之前學習過的知識設計實驗方案嗎？
環節二：實驗思路
由雙縫干涉亮（暗）紋間距的公式
由公式 可知，在雙縫干涉實驗中，d是雙縫間距，是已知的；l是雙縫到屏的距離，可以測出，那么，只要測出相鄰兩明條紋(或相鄰兩暗條紋)中心間距Δx，即可由公式 計算出入射光波長的大小。
環節三：物理量的測量
（一）實驗器材
雙縫干涉儀(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)、學生電源、導線、刻度尺．
光源
濾光片
雙縫
遮光筒
毛玻璃
單縫
測量頭
（二）物理量的測量
根據 可知，本實驗需要測量的物理量是雙縫到屏的距離 l 和相鄰兩條亮條紋間的距離 （雙縫間的距離 d 已知）。具體操作如下。
l 的測量：雙縫到屏的距離 l 可以用刻度尺測出。
的測量：相鄰兩條亮條紋間的距離 需用測量頭測出。測量頭通常有兩種（如圖所示），但都由分劃板、目鏡、手輪等構成。
（二）物理量的測量
轉動手輪，分劃板會左右移動。測量時，應使分劃板的中心刻線與條紋的中心對齊（如圖所示），記下此時手輪上的讀數。然后轉動測量頭，使分劃板中心刻線與另一條紋的中心對齊，再次記下手輪上的讀數。兩次讀數之差表示這兩個條紋間的距離 。
Δx
Δx
Δx
Δx
Δx
Δx
紅光
為了減小測量誤差，可測多個亮條紋間的距離，再求出相鄰兩個條紋間的距離。例如，可測出 n 個亮條紋間的距離 a，再求出相鄰兩個亮條紋間的距離 。
第1條
第7條
（二）物理量的測量
小試牛刀
例題.用不同顏色的單色光做雙縫干涉實驗，在相同實驗條件下得到藍光和紅光的干涉條紋，下列說法正確的是（ ）
A．題中所說的相同實驗條件是指雙縫間的距離d以及單縫到屏的距離L一定
B．紅光和藍光的干涉條紋間距不相同，紅光的干涉條紋間距小
C．若用白光做該實驗時，光屏的中央為彩色條紋，兩邊是白色條紋
D．單色光的雙縫干涉原理，可認為是從縫隙通過的光波在屏上疊加形成的
D
（一）數據分析
設計表格記錄實驗數據。d 是已知的，l 和 n 條亮條紋間的距離 a 是直接測量值。
雙縫干涉 d l x1 x2 a λ
d1= l1
l1
l2
d2= l1
l1
l2
環節四：數據分析
（二）誤差分析
哪些因素會導致實驗有誤差？
1．測雙縫到屏的距離l帶來的誤差，可通過選用mm刻度尺，進行多次測量求平均值的辦法減小誤差．
2.通過測量多條亮條紋間的距離來減小測量誤差．
3．測條紋間距Δx帶來的誤差．
(1)干涉條紋沒有調到最清晰的程度．
(2)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．
(3)測量多條亮條紋間距離時讀數不準確．
（一）實驗方案
請根據上述分析設計實驗方案，并與其他同學交流？
1.將光源、透鏡、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如圖所示：
濾光片
環節五：實驗方案
（一）實驗方案
2.取下雙縫，打開光源，調節光源高度，使它發出的光沿遮光筒軸線照亮屏(中心在同一高度);
3.裝好單縫和雙縫(縫沿豎直方向)，調節透鏡，使燈絲的像成在單縫上，調節單、雙縫，使縫平行，這時在屏上會看到白光的干涉圖樣；
4.在單縫和光源間放上紅色濾光片，觀察紅光干涉圖樣；
5.調節測量頭，使分劃板中心刻線與左端某條(記為第1條)亮紋中心對齊，記下此時測量頭刻度x1，將測量頭朝右端移動，記下第 n 條亮紋中心位置x2；則第1條亮紋與第n條亮紋中心間距為a=x2-x1，則相鄰亮紋間距為：
（一）實驗方案
（二）注意事項
1．放置單縫和雙縫時，必須使縫平行．
2．要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一條軸線上．
3．測量頭的中心刻線要對應著亮(或暗)紋的中心．
4．要多測幾個亮紋(或暗紋)中心間的距離，再求Δx.
5．調節的基本依據是：照在像屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫、測量頭與遮光筒不共軸所致；干涉條紋不清晰一般是因為單縫與雙縫不平行．
某同學利用如圖所示裝置測量某種單色光的波長。若雙縫的間距為d，屏與雙縫間的距離為l，測得第1條暗條紋中心到第n條暗條紋中心之間的距離為，下列說法正確的是（　　）
A．中央亮紋最亮最寬
B．測得單色光的波長
C．將單縫向雙縫靠近，干涉條紋寬度不變
D．將屏向遠離雙縫的方向移動，可以增加從目鏡中觀察到的條紋個數
小試牛刀
C
課堂小結
用雙縫干涉測量光的波長
累積法測量ΔX,
觀察：干涉圖樣
測量
操作：調共軸、平行
測l、d。
公式：
濾光片

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