高中物理 第五章 光的波動(dòng)性 第2節(jié)《實(shí)驗(yàn)探究：用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)》教案 教科版選修3-4

1、二、實(shí)驗(yàn)探究：用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 利用雙縫干涉產(chǎn)生的條紋測(cè)綠光的波長(zhǎng)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：利用雙縫干涉產(chǎn)生的條紋測(cè)綠光的波長(zhǎng)難點(diǎn)：J2515型雙縫干涉儀的調(diào)節(jié)與使用，觀察到雙縫干涉現(xiàn)象并測(cè)量光的波長(zhǎng)設(shè)計(jì)思想 通過上一節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生初步了解了雙縫干涉的現(xiàn)象和相關(guān)變化規(guī)律，通過本節(jié)課的操作和觀察，可以進(jìn)一步地了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件，觀察白光及單色光的干涉圖樣，并測(cè)定單色光的波長(zhǎng)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中，通過了解每個(gè)實(shí)驗(yàn)元件的作用，學(xué)會(huì)科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)方案的思維方法，并促進(jìn)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用能力的提高，并培養(yǎng)學(xué)生精益求精、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和作風(fēng)，讓學(xué)生體驗(yàn)探究科學(xué)的艱辛與喜悅。實(shí)驗(yàn)器

2、材 J2515型雙縫干涉儀、電源（交流12V）、燈泡（12V、1524W單絲）、凸透鏡（f=5cm）、光具座等教學(xué)設(shè)計(jì)【課堂引入】問題：光的雙縫干涉的現(xiàn)象是怎樣的？干涉條紋的寬度和間距哪些因素有關(guān)？追問：能否利用光的雙縫干涉的條紋測(cè)量光的波長(zhǎng)？如何測(cè)量？【課堂學(xué)習(xí)】學(xué)習(xí)活動(dòng)一：介紹J2515型雙縫干涉儀的結(jié)構(gòu)和使用方法問題1：J2515型雙縫干涉儀的主要結(jié)構(gòu)是怎樣的？各有什么作用？結(jié)構(gòu)：濾色片（含片座）、單狹縫（含縫座）、單縫管、撥桿、遮光管、接長(zhǎng)管、測(cè)量頭、光源 濾光片 單縫 雙縫 遮光筒 屏圖1 雙縫干涉儀游標(biāo)尺（50分度）、滑塊、手輪、目鏡、分劃板、半圓形支架環(huán)（兩個(gè)） （拆分實(shí)驗(yàn)器材，

3、邊講解邊組裝，在認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也了解儀器各部分的作用，并學(xué)會(huì)組裝實(shí)驗(yàn)器材）（詳見書P83右側(cè)注釋）問題2：J2515型雙縫干涉儀該如何調(diào)節(jié)和使用？ 1、把直徑約10cm、長(zhǎng)約1m的遮光筒水平放在光具座上的半圓形支架環(huán)上，使其軸線與光具座的導(dǎo)軌基本平行；另一端裝上毛玻璃屏，在筒的觀察端裝上測(cè)量頭。圖2 白光的雙縫干涉圖樣2、打開光源，調(diào)節(jié)光源的高度，使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮，然后放好單縫和雙縫。單縫和雙縫間的距離約為5cm10cm，使縫相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上。適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)撥桿，使雙縫與單縫平行；這時(shí)在屏上就會(huì)看到白光的雙縫干涉圖樣（如圖2）。3、在單縫和光源間放上

4、濾光片就可見到單色光的雙縫干涉圖樣（如圖3）。圖3 單色光的雙縫干涉圖樣學(xué)習(xí)活動(dòng)二：利用雙縫干涉條紋測(cè)單色光的波長(zhǎng)4、根據(jù)測(cè)定單色光的波長(zhǎng)雙縫間的距離是已知的，雙縫到屏的距離可以用米尺測(cè)出，相鄰兩條亮（暗）紋間的距離用測(cè)量頭（如圖4）測(cè)出。圖4 測(cè)量頭圖5 測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，分劃板會(huì)左右移動(dòng)。安裝測(cè)量頭時(shí)，要卸下觀察筒，換上測(cè)量頭。調(diào)節(jié)目鏡，在視場(chǎng)中出現(xiàn)清晰的干涉條紋及分劃板上的刻線。測(cè)量時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線平行于干涉條紋并對(duì)齊條紋的中心（如圖5），記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差就表示這兩條條紋間的距離。測(cè)出可計(jì)算出光的波長(zhǎng)。換用不同顏色的濾光片，觀察

5、干涉條紋間的距離有什么變化，并根據(jù)公式可計(jì)算出相應(yīng)的波條亮（暗）紋間的距離，就可以求出相鄰兩條亮（暗）紋間的距離。根據(jù)公式長(zhǎng)。問題3：為什么不直接測(cè)量x，而要測(cè)量n條條紋間距？實(shí)驗(yàn)記錄與分析：參考數(shù)據(jù) l=(600+100)mm2mm ，d=0.2500.003mm(或0.2000.003mm)，=埃 ，=埃；參考表格：次序d(m)l(m)X (m)n(m)123 結(jié)論： m ?！緦?shí)驗(yàn)報(bào)告設(shè)計(jì)】 實(shí)驗(yàn)探究：用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)器材：實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)記錄：誤差分析：【課堂反饋】1在用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中，光源與屏之間應(yīng)依次放置（ ） A單縫、濾光片、雙縫 B濾光片、單

6、縫、雙縫 C濾光片、雙縫、單縫 D雙縫、單縫、濾光片2雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置中，雙縫間距為d，雙縫到光屏間距為L(zhǎng)，調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置使光屏上見到清晰的干涉條紋。關(guān)于干涉條紋及改變條件后其變化情況，下列說法中正確的是（ ） A屏上所有亮線都是雙縫出來的兩列光波的波峰與波峰疊加形成的，而所有暗線都是波谷與波谷疊加形成的 B若將屏向右或向左平衡一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋 C若將雙縫間距離d變小，則光屏上相鄰的明條紋間距變小 D若改用頻率較大單色光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在其它條件不變的情況下，光屏上相鄰的暗條紋間距變小3用白光照射雙縫出現(xiàn)彩色條紋，為什么中央是一條白色的亮條紋？各彩色條紋中的彩色是如何排列的？參考答案

7、：1、B 2、BD 3、因?yàn)楦鞣N色光在中央處疊加后都會(huì)出現(xiàn)明條紋，相互疊加后就呈現(xiàn)白色亮紋。各彩色條紋從中間向兩邊都由紫到紅?！菊n后測(cè)評(píng)】1激光散斑測(cè)速是一種嶄新的測(cè)速技術(shù)，它應(yīng)用了光的干涉原理。用二次曝光照相所獲得的“散斑對(duì)”相當(dāng)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中的雙縫，待測(cè)物體的速度與二次曝光時(shí)間間隔的乘積等于雙縫間距。實(shí)驗(yàn)中可測(cè)得二次曝光時(shí)間間隔、雙縫到屏之距離以及相鄰兩條亮紋間距。若所用激光波長(zhǎng)為，則該實(shí)驗(yàn)確定物體運(yùn)動(dòng)速度的表達(dá)式是（ ） A B C D2用綠光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在光屏上呈現(xiàn)出綠、暗相間的條紋，相鄰兩條綠條紋間的距離為x。下列說法中正確的有（ ）A如果增大單縫到雙縫間的距離，x 將增大B如果增大雙縫之間的距離，x 將增大C如果增大雙縫到光屏之間的距離，x將增大D如果減小雙縫的每條縫的寬度，而不改變雙縫間的距離，x將增大3波長(zhǎng)為5890埃的黃光照在一雙縫上，在距雙縫為1米的觀察屏上，測(cè)得20個(gè)亮條紋的間距共寬2.4厘米，雙縫間的距離為。4某同學(xué)在用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如右圖所示。使用的雙縫的間距為0.025cm。實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先調(diào)節(jié) 和 的中心位于遮光筒的中心軸線上，并使 和_豎直且互相平行。當(dāng)屏上出現(xiàn)了干涉圖樣后，通過測(cè)量頭（與螺旋測(cè)微器原理相似，手輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周，分劃板前