高二物理人教版選修35實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)

1、.實(shí)驗(yàn)：用雙縫干預(yù)測(cè)量光的波長(zhǎng)重/難點(diǎn)重點(diǎn)：雙縫干預(yù)測(cè)量光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)操作。難點(diǎn)：、L、d、的準(zhǔn)確測(cè)量。重/難點(diǎn)分析重點(diǎn)分析：推導(dǎo)出相鄰兩個(gè)亮條紋間距公式，我們就可以用雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量光的波長(zhǎng)了。難點(diǎn)分析：學(xué)生在測(cè)量、L、d、的值的過(guò)程中總會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的錯(cuò)誤，包括螺旋測(cè)微器等儀器的使用，也包括計(jì)算，老師要引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)經(jīng)歷，純熟掌握測(cè)量和分析計(jì)算等技巧。打破策略一引入新課師：在雙縫干預(yù)現(xiàn)象中，明暗條紋出現(xiàn)的位置有何規(guī)律？生：當(dāng)屏上某點(diǎn)到兩個(gè)狹縫的路程差=2n·，n=0、1、2時(shí)，出現(xiàn)明紋；當(dāng)=2n+1 ，n=0、1、2時(shí)，出現(xiàn)暗紋。師：那么條紋間距與波長(zhǎng)之間有沒(méi)有關(guān)系呢

2、？下面我們就來(lái)推導(dǎo)一下。二進(jìn)展新課1實(shí)驗(yàn)原理師：投影以下圖及以下說(shuō)明設(shè)兩縫間間隔 為d，它們所在平面到屏面的間隔 為l，且l>>d，O是的中垂線與屏的交點(diǎn)，O到間隔 相等。推導(dǎo)：老師板演，學(xué)生表達(dá)由圖可知師：與x間關(guān)系如何？生：師：呢？生：師：路程差呢？大部分學(xué)生沉默，因?yàn)閮筛街畈荒苓M(jìn)展深化運(yùn)算師：我們可不可以試試平方差？由于l>>d，且l>>x，所以師：請(qǐng)大家別忘了我們的任務(wù)是尋找x與的關(guān)系。r與波長(zhǎng)有聯(lián)絡(luò)嗎？生：有。師：好，當(dāng)r=2n·，n=0、1、2時(shí)，出現(xiàn)亮紋。即·x=2n·時(shí)出現(xiàn)亮紋，或?qū)懗蓌=第n條和第n-1條相

3、鄰亮紋間間隔 x為多少呢？生：師：也就是我們成功了！大家能用語(yǔ)言表述一下條紋間距與波長(zhǎng)的關(guān)系嗎？生：成正比。師：對(duì)，不過(guò)大家別忘了這里l、d要一定。暗紋間距大家說(shuō)怎么算？生：一樣。師：結(jié)果如何？生：一樣。師：有了相鄰兩個(gè)亮條紋間距公式，我們就可以用雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量光的波長(zhǎng)了。2觀察雙縫干預(yù)圖樣老師指導(dǎo)學(xué)生按步驟進(jìn)展觀察，也可引導(dǎo)學(xué)生先設(shè)計(jì)好步驟，分析研究后再進(jìn)展，老師可將實(shí)驗(yàn)步驟投影步驟：1按課本圖，將光源、單縫、遮光管、毛玻璃屏依次安放在光具座上。2接好光源，翻開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光；3調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線到達(dá)光屏；4安裝單縫和雙縫，使雙縫與單縫平行，二者間距約51

4、0 cm.；5在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干預(yù)條紋。6拿走濾光片，觀察白光的干預(yù)條紋。老師指導(dǎo)學(xué)生分別觀察紅色、紫色等不同顏色的單色光的干預(yù)圖樣，比較不同色光干預(yù)條紋寬度，與課本第彩圖對(duì)照，得出結(jié)論：紅光干預(yù)條紋間距大于紫光干預(yù)條紋間距注意其他條件一樣，進(jìn)展實(shí)驗(yàn)。對(duì)于同種色光，改變雙縫間距d，得出結(jié)論：雙縫間距d越小，條紋間距越大。觀察線狀白熾燈的干預(yù)條紋，與課本圖彩圖比照，得出結(jié)論：白光的干預(yù)條紋是彩色的。 3測(cè)定單色光的波長(zhǎng)老師指導(dǎo)學(xué)生按步驟進(jìn)展測(cè)量，也可引導(dǎo)學(xué)生先設(shè)計(jì)好步驟，分析研究后再進(jìn)展，老師可將實(shí)驗(yàn)步驟投影步驟：1安裝測(cè)量頭，調(diào)節(jié)至可明晰觀察到干預(yù)條紋；2使分劃板中心刻線

5、對(duì)齊某條記為第1條亮條紋的中央，記下手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線挪動(dòng)，當(dāng)中心刻線與第n條亮紋中央對(duì)齊，記下挪動(dòng)的條紋數(shù)n和挪動(dòng)后手輪的讀數(shù)，那么相鄰兩條紋間的間隔 。3用刻度尺測(cè)量雙縫到光屏間間隔 L；4用游標(biāo)卡尺測(cè)量雙縫間距d這一步也可省去，d在雙縫玻璃上已標(biāo)出；5重復(fù)測(cè)量、計(jì)算，求出波長(zhǎng)的平均值；6換用不同濾光片，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。說(shuō)明：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中老師要注意指導(dǎo)：1雙縫干預(yù)儀是比較精細(xì)的實(shí)驗(yàn)儀器，實(shí)驗(yàn)前老師要指導(dǎo)學(xué)生輕拿輕放，不要隨意拆分遮光筒，測(cè)量頭等元件，學(xué)生假設(shè)有探究的興趣應(yīng)在老師指導(dǎo)下進(jìn)展。2濾光片、單縫、雙縫、目鏡等會(huì)粘附灰塵，要指導(dǎo)學(xué)生用擦鏡紙輕輕擦拭，不用其他物品擦拭或口

6、吹氣除塵。3指導(dǎo)安裝時(shí)，要求學(xué)生注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且豎直，引導(dǎo)學(xué)生分析理由。4光源使用線狀長(zhǎng)絲燈泡，調(diào)節(jié)時(shí)使之與單縫平行且靠近。5實(shí)驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)像屏上的光很弱的情況。主要是燈絲、單縫、雙縫、測(cè)量頭與遮光筒不共軸線所致；干預(yù)條紋的明晰與否與單縫和雙縫是否平行很有關(guān)系。因此34兩步要求應(yīng)在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中引導(dǎo)他們分析，培養(yǎng)分析問(wèn)題的才能。6實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生還會(huì)遇到各種類似“故障，老師要鼓勵(lì)他們分析查找原因。例1在雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干預(yù)條紋。假設(shè)在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片只能透過(guò)紅光，另一縫前放一綠色濾光片只能透

7、過(guò)綠光，這時(shí) A只有紅色和綠色的雙縫干預(yù)條紋，其他顏色的雙縫干預(yù)條紋消失B紅色和綠色的雙縫干預(yù)條紋消失，其他顏色的雙縫干預(yù)條紋仍然存在C任何顏色的雙縫干預(yù)條紋都不存在，但在屏上仍有光亮D屏上無(wú)任何光亮解析：題目中給出的條件是：以白光為光源時(shí)，在屏幕上得到了彩色的干預(yù)條紋。假設(shè)在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片只能透過(guò)紅光，另一縫前放一綠色濾光片只能透過(guò)綠光，那么，從雙縫射出的那么是頻率不同的紅色光和綠色光，所以不可能產(chǎn)生干預(yù)條紋，故A、D錯(cuò)；而其他顏色的光不可能透過(guò)濾光片，故B亦錯(cuò)。雖然不能產(chǎn)生干預(yù)條紋，但仍有光照在屏上，故C對(duì)。打破反思本堂課主要利用光的干預(yù)現(xiàn)象測(cè)量光的波長(zhǎng)。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，我們可以更進(jìn)一步地理解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干預(yù)現(xiàn)象的條件，觀察白光及