高二物理人教版选修35实验用双缝干涉测量光的波长

1、实验：用双缝干涉测量光的波长重/难点重点：双缝干涉测量光的波长的实验原理及实验操作。难点：、L、d、的准确测量。重/难点分析重点分析：推导出相邻两个亮条纹间距公式，我们就可以用双缝干涉实验来测量光的波长了。难点分析：学生在测量、L、d、的值的过程中总会出现这样或那样的错误，包括螺旋测微器等仪器的使用，也包括计算，教师要引导学生总结经验，熟练掌握测量和分析计算等技巧。突破策略（一）引入新课师：在双缝干涉现象中，明暗条纹出现的位置有何规律？生：当屏上某点到两个狭缝的路程差=2n·，n=0、1、2时，出现明纹；当=（2n+1） ，n=0、1、2时，出现暗纹。师：那么条纹间距与波长之间有没有

2、关系呢？下面我们就来推导一下。（二）进行新课1实验原理师：投影下图及下列说明设两缝间距离为d，它们所在平面到屏面的距离为l，且l>>d，O是的中垂线与屏的交点，O到距离相等。推导：（教师板演，学生表达）由图可知师：与x间关系如何？生：师：呢？生：师：路程差呢？（大部分学生沉默，因为两根式之差不能进行深入运算）师：我们可不可以试试平方差？由于l>>d，且l>>x，所以师：请大家别忘了我们的任务是寻找x与的关系。r与波长有联系吗？生：有。师：好，当r=2n·，n=0、1、2时，出现亮纹。即·x=2n·时出现亮纹，或写成x=第n条和第

3、（n-1）条（相邻）亮纹间距离x为多少呢？生：师：也就是我们成功了！大家能用语言表述一下条纹间距与波长的关系吗？生：成正比。师：对，不过大家别忘了这里l、d要一定。暗纹间距大家说怎么算？生：一样。师：结果如何？生：一样。师：有了相邻两个亮条纹间距公式，我们就可以用双缝干涉实验来测量光的波长了。2观察双缝干涉图样（教师指导学生按步骤进行观察，也可引导学生先设计好步骤，分析研究后再进行，教师可将实验步骤投影）步骤：（1）按课本图，将光源、单缝、遮光管、毛玻璃屏依次安放在光具座上。（2）接好光源，打开开关，使灯丝正常发光；（3）调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏；（4）安装单缝和双

4、缝，使双缝与单缝平行，二者间距约510 cm.；（5）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。（6）拿走滤光片，观察白光的干涉条纹。（教师指导学生分别观察红色、紫色等不同颜色的单色光的干涉图样，比较不同色光干涉条纹宽度，与课本第彩图对照，得出结论：红光干涉条纹间距大于紫光干涉条纹间距（注意其他条件相同，进行实验）。对于同种色光，改变双缝间距d，得出结论：双缝间距d越小，条纹间距越大。观察线状白炽灯的干涉条纹，与课本图彩图对比，得出结论：白光的干涉条纹是彩色的。） 3测定单色光的波长（教师指导学生按步骤进行测量，也可引导学生先设计好步骤，分析研究后再进行，教师可将实验步骤投影）步骤：（1

5、）安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹；（2）使分划板中心刻线对齐某条（记为第1条）亮条纹的中央，记下手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线移动，当中心刻线与第n条亮纹中央对齐，记下移动的条纹数n和移动后手轮的读数，则相邻两条纹间的距离。（3）用刻度尺测量双缝到光屏间距离L；（4）用游标卡尺测量双缝间距d（这一步也可省去，d在双缝玻璃上已标出）；（5）重复测量、计算，求出波长的平均值；（6）换用不同滤光片，重复实验。说明：实验过程中教师要注意指导：（1）双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，实验前教师要指导学生轻拿轻放，不要随便拆分遮光筒，测量头等元件，学生若有探索的兴趣应在教师指导下进行。（2

6、）滤光片、单缝、双缝、目镜等会粘附灰尘，要指导学生用擦镜纸轻轻擦拭，不用其他物品擦拭或口吹气除尘。（3）指导安装时，要求学生注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，引导学生分析理由。（4）光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近。（5）实验中会出现像屏上的光很弱的情况。主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致；干涉条纹的清晰与否与单缝和双缝是否平行很有关系。因此（3）（4）两步要求应在学生实验中引导他们分析，培养分析问题的能力。（6）实验过程中学生还会遇到各种类似“故障”，教师要鼓励他们分析查找原因。例1在双缝干涉实验中，以白光

7、为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹。若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时 （ ）A只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在C任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但在屏上仍有光亮D屏上无任何光亮解析：题目中给出的条件是：以白光为光源时，在屏幕上得到了彩色的干涉条纹。若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），那么，从双缝射出的则是频率不同的红色光和绿色光，所以不可能产生干涉条纹，故A、D错；而其他颜色的光不可能透过滤光片，故B亦错。虽然不能产生干涉条纹，但仍有光照在屏上，故C对。突破反思本堂课主要利用光的干涉现象测量光的波长。通过本实验，我们可以更进一步地了解光波产生稳定的干涉现