4.4實驗用雙縫干涉測量光的波長導(dǎo)學(xué)案高二上學(xué)期物理人教版選擇性

4.4實驗：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”的原理。2、知道實驗裝置中各器材的作用，會用雙縫干涉測光的波長。3、理解用雙縫干涉測量光的波長的實驗過程，會通過測量頭讀取數(shù)據(jù)?！咀灾魈骄俊俊緦W(xué)習(xí)任務(wù)一、實驗原理分析】（一）、實驗?zāi)康?、觀察單色光的雙縫干涉圖樣。2、測定單色光的波長。（二）、實驗原理雙縫干涉實驗中，相鄰兩條亮紋或暗紋間的距離?x=，根據(jù)這個公式可得。1、相鄰亮紋(或暗紋)間的距離Δx與入射光波長λ之間的定量關(guān)系推導(dǎo)。2、光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為，單色光通過，相當(dāng)于線光源，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，通過屏可以觀察到明暗相間的。如果用白光通過單縫和雙縫可以觀察到。3、若雙縫到屏的距離用l表示，雙縫間的距離用d表示，相鄰兩條亮紋或暗紋間的距離用Δx表示，則入射光的波長為λ＝eq\f(d·Δx,l)。實驗中d是已知的，測出l、Δx即可求出光的波長λ?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)二、實驗操作】1、實驗器材雙縫干涉儀(包括：光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭，其中測量頭又包括：分劃板、目鏡、手輪等)，另外還有學(xué)生電源、導(dǎo)線、米尺。2、實驗步驟a.觀察雙縫干涉圖樣（1）將光源、、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如圖所示。（2）接好電源，打開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光。（3）調(diào)節(jié)光源的高度和角度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿著遮光筒的軸線把照亮。（4）安裝單縫和雙縫，使單縫與雙縫相互，二者間距約5～10cm，盡量使縫的中點位于遮光筒的上。（5）在單縫和光源間放上，就可見到的雙縫干涉圖樣。分別改變?yōu)V光片的顏色和雙縫的距離，觀察干涉條紋的變化。撤去濾光片，觀察白光的干涉條紋。b.測定單色光的波長（1）安裝濾光片和測量頭，調(diào)節(jié)至通過目鏡可清晰觀察到干涉條紋。（2）如圖甲所示，轉(zhuǎn)動測量頭的手輪，使分劃板的中心刻線對齊某條亮條紋的中心，如圖乙所示，記下手輪上的讀數(shù)a1；轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線對齊另一亮條紋的中心，記下此時手輪上的讀數(shù)a2；并記下兩次測量時移過的亮條紋數(shù)n，則相鄰兩亮條紋間距Δx＝。（3）用米尺測量雙縫到光屏間的距離l(d是已知的)。（4）然后利用公式λ＝eq\f(Δxd,l)求出此單色光的波長，重復(fù)測量、計算，求出該單色光的波長的平均值。（5）換用不同顏色的濾光片，重復(fù)上述（1）～（4）步驟，觀察干涉條紋間距的變化，并求出相應(yīng)的波長。【學(xué)習(xí)任務(wù)三、注意事項及典型例題】1、注意事項（1）安裝時，注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的______上，并使單縫、雙縫______且間距適當(dāng)；（2）光源燈絲最好為______燈絲，并與單縫______且靠近；（3）調(diào)節(jié)的基本依據(jù)：照在光屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測量頭與遮光筒______所致；干涉條紋不清晰，一般原因是單縫與雙縫______所致。2、典型例題例1、某同學(xué)利用如圖4.4-3所示裝置測量某種單色光的波長．實驗時，接通電源使光源正常發(fā)光；調(diào)整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋．回答下列問題：圖4.4-3(1)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，該同學(xué)可________．A．將單縫向雙縫靠近B．將屏向靠近雙縫的方向移動C．將屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動D．使用間距更小的雙縫(2)若雙縫的間距為d，屏與雙縫間的距離為l，測得第1條暗條紋到第n條暗條紋之間的距離為Δx，則單色光的波長λ＝________.(3)某次測量時，選用的雙縫的間距為0.300mm，測得屏與雙縫間的距離為1.20m，第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56mm，則所測單色光的波長為________nm(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．例2、在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，調(diào)節(jié)測量頭的位置，使分劃板中心刻線對齊某亮條紋的中心，如圖所示，此時手輪的讀數(shù)是______________mm.轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線向一側(cè)移動到另一條亮條紋中心位置，再讀出一組數(shù)．若實驗測得4條亮條紋中心間的距離Δx＝0.960mm，已知雙縫間距d＝1.5mm，雙縫到屏的距離l＝100cm，則對應(yīng)的光波的波長λ＝________cm.鞏固練習(xí)1．在“用雙縫干涉測量單色光的波長”實驗中（）A．光源與屏之間應(yīng)依次放置雙縫、濾光片、單縫B．光源與屏之間應(yīng)依次放置濾光片、雙縫、單縫C．實驗中，若僅將綠色濾光片改為紅色濾光片，則屏上的干涉條紋間距將變寬D．實驗中，若僅將雙縫與屏幕之間距離增大，則屏上的干涉條紋間距將變窄2、下列關(guān)于雙縫干涉實驗的說法中正確的是(

)A．單縫的作用是獲得頻率保持不變的相干光源B．雙縫的作用是獲得兩個振動情況相同的相干光源C．光屏上距兩縫的路程差等于半波長的整數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋D．在光屏上能看到光的干涉圖樣,但在雙縫與光屏之間的空間卻沒有干涉發(fā)生3．在光的雙縫干涉實驗中，光屏上出現(xiàn)的條紋情況是（

）A．中央明條紋最寬B．各種不同色光的暗條紋間距一樣大C．對于同種色光，光屏離雙縫距離越遠(yuǎn)明條紋的間距越小D．在相同裝置中紅光的明條紋間距比紫光的明條紋間距大4．一束單色平行光通過雙縫后，在屏上得到干涉條紋，下列說法正確的是()A．相鄰兩條亮紋間距比相鄰兩條暗紋間距大B．用紅光做實驗比用紫光做實驗時，得到的亮條紋或暗條紋間的間距小C．用白光做此實驗不能形成條紋D．用白光做此實驗，屏上出現(xiàn)彩色條紋5、利用圖中所示裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象，下面幾種說法正確的是（

）A．將單縫向雙縫移動一小段距離后，干涉條紋間距變寬B．將濾光片由藍(lán)色換成紅色，干涉條紋間距變寬C．將屏移近雙縫，干涉條紋間距變寬D．換一個兩縫之間距離較大的雙縫，干涉條紋間距變寬6、在“雙縫干涉測量光的波長”實驗中，分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫，在雙縫后的屏幕上，紅光的干涉條紋間距△y1與綠光的干涉條紋間距△y2相比，△y1________△y2（填“＞”、“=”或“＜”）。若雙縫之間的距離為0.3mm，雙縫與屏幕的距離為1.00m，某紅光的干涉實驗中測得第l條到第6條亮條紋中心間的距離為10.5mm，。則該紅光波長為_________m7、現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用來測量紅光的波長．(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、________、A.(2)本實驗所用的濾光片應(yīng)選用________色濾光片，實驗時需要測量的物理量是____________________和____________________．(3)本實驗的步驟有：①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；③用米尺測量雙縫到屏的距離；④用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮(暗)條紋間的距離．在操作步驟②時還應(yīng)注意____________________和________________________．8、在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，將雙縫干涉儀按要求安裝在光具座上，如圖甲所示，從儀器注明的規(guī)格可知，雙縫間距d＝0.20mm.現(xiàn)測得屏與雙縫間的距離l＝60.0cm.然后接通電源使光源正常工作。(1)已知測量頭主尺的最小刻度是毫米(mm)，游標(biāo)尺上有50個分度．某同學(xué)調(diào)整手輪后，從測量頭的目鏡看去，干涉條紋如圖4.4-14乙所示，他將分劃板上的中心刻線對準(zhǔn)a條紋，此時游標(biāo)卡尺上的讀數(shù)為x1＝3.60mm；接著再轉(zhuǎn)動手輪，將分劃板