4.4实验用双缝干涉测量光的波长导学案高二上学期物理人教版选择性

4.4实验：用双缝干涉测量光的波长【学习目标】1、了解“用双缝干涉测量光的波长”的原理。2、知道实验装置中各器材的作用，会用双缝干涉测光的波长。3、理解用双缝干涉测量光的波长的实验过程，会通过测量头读取数据。【自主探究】【学习任务一、实验原理分析】（一）、实验目的1、观察单色光的双缝干涉图样。2、测定单色光的波长。（二）、实验原理双缝干涉实验中，相邻两条亮纹或暗纹间的距离∆x=，根据这个公式可得。1、相邻亮纹(或暗纹)间的距离Δx与入射光波长λ之间的定量关系推导。2、光源发出的光经滤光片成为，单色光通过，相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，通过屏可以观察到明暗相间的。如果用白光通过单缝和双缝可以观察到。3、若双缝到屏的距离用l表示，双缝间的距离用d表示，相邻两条亮纹或暗纹间的距离用Δx表示，则入射光的波长为λ＝eq\f(d·Δx,l)。实验中d是已知的，测出l、Δx即可求出光的波长λ。【学习任务二、实验操作】1、实验器材双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)，另外还有学生电源、导线、米尺。2、实验步骤a.观察双缝干涉图样（1）将光源、、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示。（2）接好电源，打开开关，使灯丝正常发光。（3）调节光源的高度和角度，使光源灯丝发出的光能沿着遮光筒的轴线把照亮。（4）安装单缝和双缝，使单缝与双缝相互，二者间距约5～10cm，尽量使缝的中点位于遮光筒的上。（5）在单缝和光源间放上，就可见到的双缝干涉图样。分别改变滤光片的颜色和双缝的距离，观察干涉条纹的变化。撤去滤光片，观察白光的干涉条纹。b.测定单色光的波长（1）安装滤光片和测量头，调节至通过目镜可清晰观察到干涉条纹。（2）如图甲所示，转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某条亮条纹的中心，如图乙所示，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板中心刻线对齐另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a2；并记下两次测量时移过的亮条纹数n，则相邻两亮条纹间距Δx＝。（3）用米尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的)。（4）然后利用公式λ＝eq\f(Δxd,l)求出此单色光的波长，重复测量、计算，求出该单色光的波长的平均值。（5）换用不同颜色的滤光片，重复上述（1）～（4）步骤，观察干涉条纹间距的变化，并求出相应的波长。【学习任务三、注意事项及典型例题】1、注意事项（1）安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的______上，并使单缝、双缝______且间距适当；（2）光源灯丝最好为______灯丝，并与单缝______且靠近；（3）调节的基本依据：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒______所致；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝______所致。2、典型例题例1、某同学利用如图4.4­3所示装置测量某种单色光的波长．实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹．回答下列问题：图4.4­3(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________．A．将单缝向双缝靠近B．将屏向靠近双缝的方向移动C．将屏向远离双缝的方向移动D．使用间距更小的双缝(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝________.(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm，则所测单色光的波长为________nm(结果保留三位有效数字)．例2、在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，调节测量头的位置，使分划板中心刻线对齐某亮条纹的中心，如图所示，此时手轮的读数是______________mm.转动测量头，使分划板中心刻线向一侧移动到另一条亮条纹中心位置，再读出一组数．若实验测得4条亮条纹中心间的距离Δx＝0.960mm，已知双缝间距d＝1.5mm，双缝到屏的距离l＝100cm，则对应的光波的波长λ＝________cm.巩固练习1．在“用双缝干涉测量单色光的波长”实验中（）A．光源与屏之间应依次放置双缝、滤光片、单缝B．光源与屏之间应依次放置滤光片、双缝、单缝C．实验中，若仅将绿色滤光片改为红色滤光片，则屏上的干涉条纹间距将变宽D．实验中，若仅将双缝与屏幕之间距离增大，则屏上的干涉条纹间距将变窄2、下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是(

)A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源B．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C．光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹D．在光屏上能看到光的干涉图样,但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生3．在光的双缝干涉实验中，光屏上出现的条纹情况是（

）A．中央明条纹最宽B．各种不同色光的暗条纹间距一样大C．对于同种色光，光屏离双缝距离越远明条纹的间距越小D．在相同装置中红光的明条纹间距比紫光的明条纹间距大4．一束单色平行光通过双缝后，在屏上得到干涉条纹，下列说法正确的是()A．相邻两条亮纹间距比相邻两条暗纹间距大B．用红光做实验比用紫光做实验时，得到的亮条纹或暗条纹间的间距小C．用白光做此实验不能形成条纹D．用白光做此实验，屏上出现彩色条纹5、利用图中所示装置研究双缝干涉现象，下面几种说法正确的是（

）A．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽B．将滤光片由蓝色换成红色，干涉条纹间距变宽C．将屏移近双缝，干涉条纹间距变宽D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变宽6、在“双缝干涉测量光的波长”实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距△y1与绿光的干涉条纹间距△y2相比，△y1________△y2（填“＞”、“=”或“＜”）。若双缝之间的距离为0.3mm，双缝与屏幕的距离为1.00m，某红光的干涉实验中测得第l条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm，。则该红光波长为_________m7、现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用来测量红光的波长．(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、________、A.(2)本实验所用的滤光片应选用________色滤光片，实验时需要测量的物理量是____________________和____________________．(3)本实验的步骤有：①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；③用米尺测量双缝到屏的距离；④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮(暗)条纹间的距离．在操作步骤②时还应注意____________________和________________________．8、在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉仪按要求安装在光具座上，如图甲所示，从仪器注明的规格可知，双缝间距d＝0.20mm.现测得屏与双缝间的距离l＝60.0cm.然后接通电源使光源正常工作。(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米(mm)，游标尺上有50个分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，干涉条纹如图4.4­14乙所示，他将分划板上的中心刻线对准a条纹，此时游标卡尺上的读数为x1＝3.60mm；接着再转动手轮，将分划板