人教版選修34 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測量光的波長 第1課時(shí) 學(xué)案.docxVIP

13.4實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測量光的波長學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解用雙縫干涉測量光的波長的實(shí)驗(yàn)原理.2.知道影響干涉條紋間距的因素.3.觀察白光及單色光的干涉圖樣.4.能夠利用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測量單色光的波長重點(diǎn)：了解用雙縫干涉測量光的波長的實(shí)驗(yàn)原理，利用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測量單色光的波長難點(diǎn)：知道影響干涉條紋間距的因素.預(yù)習(xí)新課：實(shí)驗(yàn)原理：相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)的間距是x根據(jù)這個(gè)公式，可以得出單色光的波長【自主學(xué)習(xí)】圖2想一想：測量光的波長是光的干涉現(xiàn)象的應(yīng)用之一，我們是如何應(yīng)用光的干涉來測量的呢？點(diǎn)一點(diǎn)：如圖2所示，由幾何關(guān)系可知光程差，當(dāng)兩束光的路程差為波長的整數(shù)倍時(shí)才會(huì)出現(xiàn)亮條紋，即亮條紋中心的位置為，則兩個(gè)相鄰亮條紋或暗條紋的中心間距是，即條紋寬度與l、d、有關(guān)。由以上分析可知：干涉條紋的寬度是指兩亮條紋或兩暗條紋中心線之間的距離。填一填：觀察光的干涉圖樣時(shí)要按課本54頁圖13.3-2安裝好，并使光源、單縫和雙縫的中點(diǎn)、遮光筒的軸線共線，單縫與雙縫要相互平行，由雙縫與屏間的距離不變的情況下，雙縫的距離d越大，某一單色光的干涉條紋寬度就越窄；在條件相同的情況下，不同顏色的光的干涉條紋寬度也就不同。填一填：由于雙縫間距d是已知的，而雙縫到屏的距離l可用米尺來測量，條紋寬度可用測量頭測量，則波長，由此即可測量光的波長。議一議：測量頭實(shí)際上是一個(gè)螺旋測微器，測量時(shí)應(yīng)使分劃板的中心刻線與亮條紋的中心對齊，記下此時(shí)的讀數(shù)，然后使分劃板的中收刻線與另一亮條紋的中心對齊，記下此時(shí)的讀數(shù)，為減小實(shí)驗(yàn)誤差可測量n個(gè)條紋寬度為a，則兩條相鄰亮條紋的寬度（條紋寬度）。議一議：換用不同的濾光片并測出相應(yīng)的波長，你有什么發(fā)現(xiàn)呢？典題熱題知識(shí)點(diǎn)一 利用雙縫干涉測量波長的實(shí)驗(yàn)例1如圖13-3-4所示是實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，甲圖是用綠光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的，光屏上觀察到的條紋情況，a為中央明紋；乙圖為換另一種顏色的單色光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到的條紋情況，b為此時(shí)中央明條紋，則下列說法正確的是( )圖13-3-4a.乙圖可能是用紅光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較長b.乙圖可能是用紫光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較長c.乙圖可能是用紫光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較短d.乙圖可能是用紅光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較短解析：在同一實(shí)驗(yàn)裝置下，l、d相同，由x=可知，相鄰兩條亮條紋（或暗條紋）之間的距離x與成正比.由題意知乙中b大于甲中a，所以乙圖所用光的波長要長，而對于可見光紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫，波長依次變短，由此可知可能是紅光而不是紫光.a選項(xiàng)正確.答案：a方法歸納 明確條紋間距公式x=中各物理量的意義，通過實(shí)驗(yàn)觀察和理論總結(jié)理解條紋間距與波長成正比關(guān)系，是解決本題的關(guān)鍵.例2如圖13-3-5所示是用雙縫干涉測光的波長的實(shí)驗(yàn)設(shè)備示意圖.圖13-3-5（1）圖中是光源，是光屏，它們之間的依次是、和.（2）以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離（ ）a.增大和之間的距離b.增大和之間的距離c.將紅色濾光片改為綠色濾光片d.增大雙縫之間的距離解析：在光的干涉測波長的實(shí)驗(yàn)中，光具座上從左向右依次是光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、光屏和測量頭.由x=可知，相鄰兩條紋間距離與雙縫間的距離成反比，應(yīng)減小雙縫之間的距離，d選項(xiàng)錯(cuò)，增大雙縫到屏之間的距離，b選項(xiàng)正確，增大光的波長，c選項(xiàng)錯(cuò)誤.答案：（1）濾光片 單縫 雙縫 （2）b方法歸納 掌握光的干涉測波長的實(shí)驗(yàn)原理，熟悉實(shí)驗(yàn)步驟，正確運(yùn)用公式計(jì)算光的波長.知識(shí)點(diǎn)二 條紋間距、雙縫間距、縫屏間距、波長的關(guān)系例3在用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，屏中央（到兩縫距離相等處）是亮條紋，稱為第零級亮條紋，緊靠中央亮紋的暗紋稱為第一級暗紋，那么（ ）a.第三級暗紋到兩縫距離差為波長的1.5倍b.第三級亮紋到兩縫距離差為波長的1.5倍c.第三級亮紋到兩縫距離之差為波長的2倍d.第三級亮紋到兩縫距離差為波長的3倍解析：根據(jù)出現(xiàn)明暗條紋的條件：當(dāng)|s2p-s1p|=n時(shí)，在屏上p點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋.n=0時(shí)，在屏中央出現(xiàn)第零級亮紋，n=1時(shí)，在屏上出現(xiàn)第一級亮紋.以此類推，|s2p-s1p|=(2n-1)在屏上出現(xiàn)暗條紋.n=1時(shí)，在屏上出現(xiàn)第一級暗紋，n=2時(shí)，在屏上出現(xiàn)第二級暗紋.以此類推，根據(jù)以上所述，答案應(yīng)選d.答案：d誤區(qū)警示 本題只需掌握出現(xiàn)明、暗條紋的條件及出現(xiàn)第幾級明（暗）紋時(shí)，n就是幾.易錯(cuò)點(diǎn)是切不可把|s2p-s1p|=(2n-1)記作|s2p-s1p|=(2n+1).例4用單色光照射雙縫，雙縫間距等于0.06 cm，縫到屏的距離為1.5 m，若測得屏上7條亮條紋之間共相距9.0 mm，則此單色光的波長是多少？解析：先通過已知條件得出兩個(gè)相鄰條紋間距x，然后利用公式=x進(jìn)行計(jì)算.答案：兩個(gè)相鄰條紋間距x=9.0 mm/（7-1）=9.0 mm/6=1.510-3 m用x=1.510-3 m及雙縫間距d=0.06 cm=610-4 m，縫到屏的距離l=1.5 m代入=x可得：=610-7 m.課堂練習(xí)： 實(shí)驗(yàn)原理與數(shù)據(jù)處理1圖524為雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)示意圖，光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為單色光，然后通過單縫和雙縫，在光屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋若要使干涉條紋的間距變大，在保證其他條件不變的情況下，可以()圖524a將光屏移近雙縫b更換濾光片，改用波長更長的單色光c增大雙縫的間距d將光源向雙縫移動(dòng)一小段距離解析由x可知，要使干涉條紋的間距變大，可增大l和，或減小d，選項(xiàng)b正確答案b2在“用雙縫干涉測量光的波長”的實(shí)驗(yàn)中，若已知雙縫間的距離d.(1)若測定綠光的波長，應(yīng)選用_色的濾光片實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測定的物理量有_和_(2)已知雙縫到光屏之間的距離l500 mm，雙縫之間的距離d0.50 mm，單縫到雙縫之間的距離s100 mm，某同學(xué)在用測量頭測量時(shí)，調(diào)整手輪，在測量頭目鏡中先看到分劃板中心刻線對準(zhǔn)a條亮紋的中心，然后他繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)b條亮紋的中心，前后兩次游標(biāo)卡尺的讀數(shù)如圖525所示則入射光的波長_ m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖525(3)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)條紋太密，難以測量，可以采用的改善辦法有_a改用波長較長的光(如紅光)作為入射光b增大雙縫到屏的距離c增大雙縫到單縫的距離d增大雙縫間距解析(1)由于測量綠光的波長，因此應(yīng)用綠色濾光片由x可知要想測入必須測定雙縫到屏的距離l和相鄰亮(暗)條紋間距x.(2)游標(biāo)卡尺讀數(shù)精確度為0.1 mm，a位置主尺讀數(shù)為11 mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為1，讀數(shù)為x111 mm10.1 mm11.1 mm，同理b位置讀數(shù)為x215.6 mm，則條紋間距x0.64 mm.利用x6.4107 m.(3)由x可知，要增大條紋間距，可用波長更長的入射光或增大雙縫到屏的距離，故選項(xiàng)ab正確答案(1)綠雙縫到屏的距離相鄰亮(暗)條紋間距(2)6.4107(3)ab注意事項(xiàng)與誤差分析3在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中(實(shí)驗(yàn)裝置如圖526所示)：圖526下列說法正確的是()a調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時(shí)，應(yīng)放上單縫和雙縫b測量某條干涉亮紋位置時(shí)，應(yīng)使測微目鏡分劃板中心刻線與該亮紋的中心對齊c為了減少測量誤差，可用測微目鏡測出第1條亮條紋與第n條亮紋間的距離a，求出相鄰兩條亮紋間距xd單縫、雙縫和濾光片缺一不可，否則屏上不會(huì)出現(xiàn)干涉圖樣解析在不放置單縫和雙縫時(shí)才能根據(jù)光屏上光斑的形狀來判定光束是否沿遮光筒的軸線傳播，故a錯(cuò)誤因條紋寬度是指相鄰亮紋中心或相鄰暗紋中心之間的距離，故b正確微小量累積法可有效減小測量中的偶然誤差，但相鄰兩條亮條紋間距應(yīng)為x，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；在該實(shí)驗(yàn)中，若沒有濾光片，在屏上會(huì)得到白光的干涉圖樣，即彩色條紋，選項(xiàng)d錯(cuò)誤答案b作業(yè)：1在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中()a入射光波長越長，干涉條紋間距越大b入射光波長越長，干涉條紋間距越小c把入射光由綠光變?yōu)樽瞎猓缮鏃l紋間距變大d把入射光由綠光變?yōu)榧t光，干涉條紋間距變小解析由x得，雙縫干涉條紋寬度與波長成正比，綠光比紫光的波長大，紅光比綠光的波長大，故a正確答案a2在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，以下說法正確的是()a雙縫屏的作用是使入射光到達(dá)雙縫屏?xí)r，雙縫就成了兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的光源b若入射光是白光，則像屏上的條紋是黑白相間的干涉條紋c像屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為入射光波長的1.5 倍時(shí)，該點(diǎn)處一定是亮條紋d雙縫干涉中相鄰亮條紋之間的距離與相鄰暗條紋之間的距離不相等解析分光法獲得相干光，所以a正確；白光的干涉條紋是彩色的，不是黑白相間的，b錯(cuò)；像屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為波長的1.5 倍時(shí)，該處應(yīng)是暗條紋，c錯(cuò)；相鄰亮條紋間距等于相鄰暗條紋間距，d錯(cuò)答案a3在利用測量頭測量條紋寬度時(shí)，最好應(yīng)使分劃板中心刻線()a與亮條紋的邊緣線對齊b與暗條紋的邊緣線對齊c與亮條紋的中心位置對齊d與暗條紋的中心位置對齊答案c4在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用黃光作為入射光為了增大干涉條紋的間距，該同學(xué)可以采用的方法有(已知紅黃藍(lán))()a改用紅光作為入射光b改用藍(lán)光作為入射光c增大雙縫到屏的距離d增大雙縫之間的距離解析根據(jù)x，要增大條紋間距x，將l、增大或?qū)減小均可以，紅光比黃光波長大，故a選項(xiàng)正確；而藍(lán)光比黃光波長小，故b選項(xiàng)錯(cuò)誤；增大雙縫到屏的距離l，則x增大，故c選項(xiàng)正確；增大雙縫間距d，則x變小，故d選項(xiàng)錯(cuò)誤答案ac5利用圖527中裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象時(shí)，下面幾種說法：圖527a將屏移近雙縫，干涉條紋間距變窄b將濾光片由藍(lán)色的換成紅色的，干涉條紋間距變寬c將單縫向雙縫移動(dòng)一小段距離后，干涉條紋間距變寬d換一個(gè)雙縫之間距離較大的雙縫，干涉條紋間距變窄e去掉濾光片后，干涉現(xiàn)象消失其中正確的是_解析由條紋間距公式x(d指雙縫間距離，l是雙縫到屏