.实验：用双缝干涉测量光的波长教案

1、13.4试验：用双缝干预测量光的波长【教学目标】（一）学问与技能.把握明条纹（或暗条纹）间距的计算公式及推导过程。.观看双缝干预图样，把握试验方法。（二）过程与方法培育学生的动手力量和分析处理“故障”的力量。（三）情感、态度与价值观体会用宏观量测量微观量的方法，对学生进展物理方法的教育。【教学重点】双缝干预测量光的波长的试验原理及试验操作。【教学难点】A*、L、d、2的准确测量。【教学方法】复习提问，理论推导，试验探究【教学用具】双缝干预仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃 屏、测量头、刻度尺【教学过程】（一）引入课师：在双缝干预现象中，明暗条纹消灭的位置有何规

2、律？生：当屏上某点到两个狭缝的路程差A=2/r 2=0、1、2时.，消灭明纹；当八=+1）%=0、1、2时，消灭暗纹。师：那么条纹间距与波长之间有没有关系呢？下面我们就来推导一下。（二）进展课.试验原理师投影以下列图及以下说明设两缝51、多间距离为d,它们所在平面到屏面的距离为I,且ld,。是S $2的中垂 线与屏的交点，。到邑、S0巨离相等。推导：教师板演，学生表达）由图可知S1 P=r1师:师:生:师:生:勺与x师:生:d2=/2+ （%- ）2师：上呢？生：r22=l2+师：路程差|r产呢？（大局部学生沉默，由于两根式之差不能进展深入运算）师：我们可不行以试试平方差?r 2-r 2= (

3、r -r 0 +7)-2dx212 121d由于ld,且/,所以r 尹2/,这样就好办了, r/j=Ar= x师：请大家别忘了我们的任务是查找Ax与2的关系。Ar与波长有联系吗?生：有。九师：好，当片2力=0、1、2时，消灭亮纹。即,产2力方时消灭亮纹，或写成广一/ za第条和第（1）条（相邻）亮纹间距离工为多少呢?生：Axr-x . n n- u=Eh- （h-1 ） aI师：也就是、= a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I、d要肯定。暗纹间距大家说怎么算？生：一样。师：结果如何？生：一样。I师：有了相邻两个亮条纹间距公式产我们就

4、可以用双缝干预试验来测量光的波 a长了。.观看双缝干预图样教师指导学生按步骤进展观看，也可引导学生先设计好步骤，分析争辩后再进展，教师 可将试验步骤投影） 1）按课本图13.3 2,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，翻开开关，使灯丝正常发光；（3）调整各器件的高度，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，观看单色光的干预条纹。（6）那走滤光片，观看白光的干预条纹。教师指导学生分别观看红色、紫色等不同颜色的单色光的干预图样，比拟不同色光干 涉 条纹宽度，与课本第59页彩图

5、13.3-3比照，得出结论：红光干预条纹间距大于紫光干预 条纹间距（留意其他条件一样，进展试验。对于同种色光，转变双缝间距d,得出结论：双 缝间距d越小，条纹间距越大。观看线状白炽灯的干预条纹，与课本60页图彩图比照，得 出结论：白光的干预条纹是彩色的。）.测定单色光的波长教师指导学生按步骤进展测量，也可引导学生先设计好步骤，分析争辩后再进展，教师 可将试验步骤投影）步骤：（1）安装测量头，调整至可清楚观看到干预条纹； 使分划板中心刻线对齐某条记为第1条）亮条纹的中心，登记手轮上的读数必， 转动手轮，使分划板中心刻线移动，当中心刻线与第条亮纹中心对齐，登记移动的条纹数n和移动后手轮的读数a ,

6、那么相邻两条纹间的距离Ax = % % 2n -1用刻度尺测量双缝到光屏间距离；（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）； 重复测量、计算，求出波长的平均值；（6）换用不同滤光片，重复试验。说明：试验过程中教师要留意指导：（1）双缝干预仪是比拟周密的试验仪器，试验前教师要指导学生轻拿轻放，不要任凭 拆分遮光筒，测量头等元件，学生假设有探究的兴趣应在教师指导下进展。（2）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，要求学生留意调整光源、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

7、、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，调整时使之与单缝平行且靠近。（5）试验中会消灭像屏上的光很弱的状况.主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒 不共轴线所致；干预条纹的清楚与否与单缝和双缝是否平行很有关系.因此（3）4）两步要 求应在学生试验中引导他们分析，培育分析问题的力量。（6）试验过程中学生还会遇到各种类似“故障”，教师要鼓舞他们分析查找缘由。（三）课堂总结、点评/通过今日的学习，我们把握了干预条纹的间距与光的波长之间的定量关系，即Ax= -a 并利用上式测量了光的波长。该试验为我们供给了一种用宏观量测量微观量的方法。（四）课余作业完成P60“问题与练习”的题

8、目。附：课后训练.在做双缝干预试验时，用一般的白光做光源，假设在双缝处把一缝用红色玻璃挡住, 另一缝用绿色玻璃挡住，那么屏上会消灭（）A.红色干预条纹B.绿色干预条纹C.红绿相间的干预条纹D.无干预条纹，但有亮光答案：D.在杨氏双缝干预试验中，保持双缝到屏的距离不变，调整双缝间距离，当距离增大 时，干预条纹距离将变,当距离减小时，干预条纹间距将变.答案：小，大.用单色光做双缝干预试验时，测得双缝间距离为0.4 mm,双缝到屏的距离为1 m, 干预条纹间距为L5mm,求所用光波的波长。答案：6xl0-7m.光纤通信是70年月以后进展起来的兴技术，世界上很多国家都在乐观争辩和进展这 种技术。放射时

9、，可在后面连一根细如蛛丝的光纤，就像放风筝一样，这种纤细的光纤在和 放射装置之间，起着双向传输信号的作用，光纤制导的下行光信号是钱铝碑激光器发出的在纤 芯中波长为0.85 pm的单色光。而上行光信号是锢钱神磷发光二极管放射的在纤芯中波长为 1.06 pm的单色光，这样操纵系统通过这根光纤向发出把握指令，就如同长“眼睛”一样盯住 目标。依据以上信息，答复以下问题：（1）在光纤制导中，上行光信号在真空中波长是多少？（2）为什么上行光信号和下行光信号要承受两种不同频率的光？（光纤纤芯的折射率 为 1.47）答案：11） 157 Pm, （2）假设上行光信号和下行光信号频率一样，会发生干预现象。 相互

10、间产生干扰。.在双缝干预试验中，以白光为光源，在屏幕上观看到了彩色干预条纹。假设在双缝 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1 这时）A.只有红色和绿色的双缝干预条纹，其他颜色的双缝干预条纹消逝B.红色和绿色的双缝干预条纹消逝，其他颜色的双缝干预条纹照旧存在C.任何颜色的双缝干预条纹都不存在，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预条纹。假设在 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，从双缝射出的那么是频率不同的红色光和绿色光，所以不行能产生干预条

11、纹，故 A、D错；而其他颜色的光不行能透过滤光片，故B亦错.虽然不能产生干预条纹，但仍有 光照在屏上，故C对。答案：C.用单色光做双缝干预试验，以下说法正确的选项是A.相邻干预条纹之间距离相等B.中心明条纹宽度是两边明纹宽度的两倍C.屏与双缝之间距离减小，那么屏上条纹间的距离增大D.在试验装置不变的状况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距L解析：由于双缝干预的条纹宽二下九，可见条纹宽应是相等的，A正确，BC错，又 a 由于入 入,所以Ax Ax ,故D错.红 蓝红蓝答案：A.如下列图，用波长为九的单色光做双缝干预试验时，设两个狭缝S、p到屏上某点 P的路程差为d,那么A.距0点最近的一条暗纹必

12、是仁九/2.对屏上某点上九/2 5为正整数）时，消灭暗纹C.距。点越远的点d越长，就越简洁消灭暗条纹D.用各色光在同一条件下试验，波长越短的色光条纹间距越 小解析：当路程差 冷九时消灭亮条纹，路程差d= （2+1） Z/2时消灭暗条纹，可见， 当=0时，d=X 12,所以A正确。由入/d （式中d为两狭缝间的距离）得，频率越大的 色光，其波长越短，干预条纹之间的距离越小，故D正确。答案：AD.在利用双缝干预测定光波波长时，首先调整 和 的中心均位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直并且相互平行,当屏上消灭了干预图样后，用测量头 上的游标卡尺测出n条明纹间距离小 那么两条相邻明条纹间的距离2,双缝到毛 玻璃屏的距离L用 测量，用公式 可以测出单色光的波长。aL答案：光源、滤光