高中物理 第四章 光 第五节 用双缝干涉实验测定光的波长学案（含解析）粤教版选修3-4-粤教版高二选修3-4物理学案VIP免费

第五节用双缝干涉实验测定光的波长学习目标重点难点1．能说出怎样用光的干涉测定光的波长．2．能说出决定条纹间距的因素．3．能说出双缝干涉仪中各部分的作用．重点：对用干涉法测光的波长的原理的理解．难点：对决定干涉条纹间距的因素的理解．一、实验原理双缝干涉时产生明暗相间的等间距的直条纹，条纹的间距与相干光源的波长有关，设双缝宽为d、双缝到屏间的距离为L、相干光源的波长为λ，则产生的干涉图样中相邻两条亮（或暗）条纹之间的距离Δx＝·λ，由此得λ＝，因此只要测得d、L、Δx即可测得波长．相干光源的产生使用“一分为二”的方法，用单缝取单色光，再通过双缝（单色光由滤光获得）．Δx的测量可用测量头完成，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，通过测量头可清晰看到干涉条纹，分划板上中心有刻线，以此为标准，并根据手轮的读数可求得Δx，由于Δx较小，可测出n条亮（或暗）条纹的间距a，则相邻亮条纹间的距离Δx＝．二、实验器材光具座、电源、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛屏、测量头、刻度尺．三、实验步骤1．将光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、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，使光源灯丝发出的一束光能沿轴线到达光屏．4．安装单缝、双缝，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5～10_cm．5．放上遮光筒，观察白光的干涉条纹．6．在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．7．安装测量头，调节至可清晰地观察到干涉条纹．8．使分划板中心刻线对齐某条亮（或暗）条纹的中央，记下手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板中心刻线移动；记下移动的条数n和移动后手轮的读数a2，a1与a2之间距即n条条纹的间距．9．用刻度尺测量双缝到光屏间距离L（d是已知的）．10．重复测量、计算，求出波长的平均值．11．换用不同滤光片，重复实验．预习交流在用双缝干涉测光的波长实验中，为使光屏上相邻的条纹间距增大些，可以采取什么措施？答案：根据条纹间距的表达式Δx＝·λ可知，减小双缝间的距离d，增大双缝到屏的距离L都能达到增大条纹间距的目的．实验过程和方法1．不同颜色的单色光的干涉条纹会有什么不同？请你作出猜想，并在后面实验中验证．答案：据Δx＝λ知，不同颜色单色光的干涉条纹间距不同，波长越长，条纹间距离越大．2．在实验中，若用的是绿色滤光片，在屏上可以看到绿色干涉条纹，干涉条纹与双缝垂直还是平行？若把绿色滤光片换为红色，相邻两亮条纹中心的距离变大还是变小？这说明什么？答案：平行．条纹间距变大了，这说明红光比绿光的波长长．3．在实验中，若用白光作光源，得到的干涉图样有什么不同？中央亮纹为什么是白色？其他亮纹中为什么红色在最外侧、紫色在最内侧？1答案：若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央是白色的．从双缝射出的两列光波中，各种色光都能形成明暗相间的条纹，各种色光都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹．两侧条纹间距与各色光的波长成正比，即红色光的亮条纹间的宽度最大，红色在亮纹的最外侧，紫色光亮条纹间的宽度最小，紫色在亮纹的最内侧，即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，这样就形成了彩色干涉条纹．4．在用双缝干涉测量光的波长的实验中，为什么不直接测Δx，而要通过测n个条纹的间距求出Δx?答案：相邻两条纹间距Δx是两条纹中心间的距离，这个距离比较小，测出n个条纹间的距离a，然后取平均值求出Δx，即Δx＝，有利于减小测量误差．5．学生讨论：某同学在做双缝干涉实验时，按要求安装好实验装置后，在光屏上却观察不到清晰的干涉图样，请你帮他分析出现这种情况的原因．答案：①单缝和双缝不平行．②灯丝、滤光片、单缝、双缝与遮光筒、光屏不共轴．③双缝间距离不合适．④单缝和双缝间距离不合适．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，用以测量红光的波长．（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，由左到右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、__________、A．（2）本实验的实验步骤有：①取下...