用双棱镜干涉测定钠光波长

d 317.5
a1 4.319
a2 6.492
d1 2.173
b1 4.721
b2 5.156
d2 0.435
d’ 0.972
由表 1 得
∆������＝ ������. ������������������������ + ������. ������������������������ ＝������. ������������������������ ������������ ������
5
用双棱镜干涉测定钠光波长实验教案
（讲解实验操作） 这个实验的原理和操作都讲了。回过头来看一看本节课讲了些什么。 本节课就是介绍了一种新的光学仪器——双棱镜， 并引入了一种进行干涉实 验的新方法——双棱镜干涉法，并利用此方法来测钠光波长。 本实验重点有两个：一是双棱镜干涉的原理，大家要把这个原理图记住；二 是测量虚光源的方法。 本实验的难点我认为有三个：一个是光路的调节，光路的调节基本上是每个 光学实验的难点，只有把光路调节好了，接下来的观测才能顺利进行；另一个是 大小像的找法，一定要找到清晰的大小像，两条亮线尽量达到细锐；第三个是用 测微目镜的干涉条纹间距。 另外，我再强调一下本实验操作过程中要注意的几点： （1） 使狭缝与双棱镜棱脊平行，以便等分光束。 （2） 狭缝尽量靠近光源，以提高光线亮度。 （3） 狭缝宽度要适中，太寄窄，视场太暗，太宽，背景光太强。 （4） 狭缝与双棱镜间距要小些，而双棱镜与测微目镜间距大些，以确保 能够找到大小像，能清晰地观察到多组干涉条纹。 （5） 干涉条纹要至少有 5 到 10 条,最好有 10 到 20 条。 （6） 先确定第二步能观察到大小像再进行第一步测定。 （7） 使用测微目镜时避免回程误差。 （8） 测干涉条纹从明暗分界处开始测。
= 0.4857 × 10−6
������′ = ������������������������ = ������. ������������������������(������������) Uc ������ = ������
′ ′
Uc a2 2 × a2
2
Uc a1 + 2 × a1
2
Uc b1 + 2 × b1
2、
过程与方法
（1） 将双棱镜干涉与杨氏双缝干涉对比，让学生学会等效类比的方法。 （2） 在测虚光源的过程中，让学生明白转化的思想。
3、
情感、态度与价值观
（1） 反复调节光路，培养学生的耐心与细心。 （2） 对实验中出现的各种现象的原因进行思考，培养学生实事求是的科 学态度。 （3） 实验中会遇到各种困难，有人会因总是调不出现象而沮丧，在此过 程中可以锻炼学生对挫折的应对能力。
2
用双棱镜干涉测定钠光波长实验教案
三、 重、难点、注意事项
1、 重点
（1） 双棱镜干涉的原理 （2） 测量虚光源的方法
2、
难点
（1） 光路的调节 （2） 大小像的找法 （3） 用测微目镜的干涉条纹间距
3、
注意事项
（1） 使狭缝与双棱镜棱脊平行，以便等分光束。 （2） 狭缝尽量靠近光源，以提高光线亮度。 （3） 狭缝宽度要适中，太窄，视场太暗，太宽，背景光太强。 （4） 狭缝与双棱镜间距要小些，而双棱镜与测微目镜间距大些，以确保 能够找到大小像，能清晰地观察到多组干涉条纹。 （5） 干涉条纹要至少有 5 到 10 条,最好有 10 到 20 条。 （6） 先确定第二步能观察到大小像再进行第一步测定。 （7） 使用测微目镜时避免回程误差。 （8） 测干涉条纹从明暗分界处开始测。
四、 教学过程设计
1、 教学过程总体思路
（1） 新课导入
先和同学们一起回忆干涉的条件，然后再回忆常用的干涉装置，并指出干涉 在光学中的重要性，最后引出新课内容。
（2） 新课讲解
（1） 讲解双棱镜的结构与原理。 （2） 讲解实验装置，并与杨氏双缝干涉实验类比。
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用双棱镜干涉测定钠光波长实验教案
（3） （4） （5） （6）
������′
2
+
Uc ∆������
∆������
2
Uc d + d
2
= 1.5(nm)
＝������������������. ������ ± ������. ������(������������)
7
用双棱镜干涉测定钠光波长实验教案
六、 课堂教学总结
在课前我查阅了充足的资料，认真写了教案，并提前到实验室进行了板书， 因此我的准备是比较充分的。 上课时发挥也算正常，基本上按照了教学设计过程 进行，准备讲的知识点都一一讲清楚了，自我感觉还算满意。同学和老师的评价 也是肯定的居多，这给了我不少鼓舞，也增长了我上好课的信心。同学们也向我 诚恳地提出了一些不足之处，主要有以下几点： 讲课语调太平淡，缺少激情。 缺少师生互动，课堂显得有些沉闷。 讲课太程式化，内容讲得太详尽，没有经学生思考的余地。 我觉得上述不足确实是我应该改进的地方。
6
用双棱镜干涉测定钠光波长实验教案
五、 数据记录与处理
表 1：测量∆x实验数据记录表 n 次数 1 11 2 10 X1(mm) 3.917 3.963 x2(mm) 5.988 5.997 ∆������ (mm) 0.1883 0.2034
表 2：测量 d1、d2 实验数据记录表（单位:mm）
用双棱镜干涉测定钠光波长
实验教案
百度文库
主讲人：黄 专 学
峰
业：08 级科学教育 号：222008315031049
指导老师：邓 涛 日 期：2009 年 5 月 14 日
1
用双棱镜干涉测定钠光波长实验教案
一、 教学目标
1、 知识与技能
知道双棱镜的结构和功能。 进一步理解干涉的条件。 学会用双棱镜干涉测定钠光波长的原理与方法。 （1） （2） （3）
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用双棱镜干涉测定钠光波长实验教案
[是] 到了现在， 大家肯定发现了个装置的光路与我们高中学过的杨氏双缝干涉有 许多相似之处。那我们就来对比一下，（指着杨氏双缝干涉原理图）这就是杨氏 双缝干涉的原理图， 其实我们从光路可以看出这两个实验的光路是等效的。杨氏 双缝干涉是直接用了一个真实的双缝， 而本实验是用了一块双棱镜制造出了一个 虚的双缝， 由于两装置具有等效性，我们就可以把杨氏双缝干涉中求波长的公式 直接套用过来。 杨氏双缝干涉中求波长的公式是λ＝ D ∆x，其中d′ 是双缝的距离，D 为双缝 到屏的距离，∆x为干涉条纹的间距。 由此就可以得到我们今天要求钠光波长的公式λ＝
d′ d d′
∆x
其中 d 指的是虚光源到屏 P 的距离，可以用卷尺直接测出来。∆x可以用测 微目镜测出来， 测的方法就是用测微目镜找到干涉区， 测出 n 条明条纹或暗条纹 的间距然后除以 n，就得到了∆x。 要求，只剩下一个量d′ 了，d′ 表示的是两个虚光源之间的距离。由于虚光 源看不到摸不到， 我们没办法直接没出来，所以我们要想办法将其转化为我们可 以直接测量的量。 怎样转化呢？我们采用凸透镜呈像的办法， 也就是在上面的装置中加入一个 凸透镜，使两虚光源经过凸透镜两次呈实像。一次呈放大传倒立的实像，一次呈 缩小倒立的实像。我们用测微目镜测大小像中两虚光源的距离d1 ，d2 ，就可以通 过下面的公式d′ = d1 d2 ，求出d′ 。
d1 d′
同理， 当虚光源在 2 倍焦距之外时，在凸透镜另一侧会出现一个缩小倒立的 实像，由光路可逆可以把缩小的像看成一个物，则可得m = d 结合两式，是不是就可以推出公式d′ = d1 d2 了？
d′
2
[是] 到此，实验的原理已经讲完了，我们再来看一看实验数据的记录与处理。 （讲解实验数据记录表各字母的含义及测量方法） 本实验的原理是比较简单的，重要的是实验操作。接下来我们就一起来看一 看整个实验是怎样操作的。
七、 讲课收获
虽然以前或多或少上讲台讲过一些东西， 但这么正式地讲一堂课还是第一次， 有长时间的准备，有写教案，有板书，有老师同学的反馈评价。这堂课确实让我 收获颇多，总结起来有以下几点： 让我深刻地认识到备一堂课有多么的不容易。 以前总听有老师说要备一堂公 开课要几个星期的准备， 总觉得有点怀疑。这次我准备这么简单一节实验课就接 收了一次培训，听了三次同学讲课，花了几天时间查资料、写教案。真的做好一 件事情不容易。 认真写了一份教案。以前对教案只有一个模糊的印象，不知到底怎么写。这 次写了，对怎样写教案也有了一个清晰的认识。 课后老师同学们提出的意见让我认识到了自己的不足之处， 为以后有针对性 的练习提供了依据。
讲解公式λ＝
d′ d
∆x，提出测量d′ 为本实验的重点。
讲解d′ 的测量的原理与方法。 讲解数据记录与处理的方法。 讲解具体的实验操作方法。
（3） 总结
（7） （8） （9） 总结本节课的主要内容。 提出本节课的重点、难点 强调本实验中的注意事项。
2、
教学过程详述
大家好！ 今天我们要做的实验是用双棱镜干涉测定纳光波长。一提到干涉大 家都不陌生，因为在高中阶段我们就接触了干涉的概念以及原理。 现在大家来加回忆一下，干涉的条件有哪些呢？ [同学们回答] 对！两列波要发生干涉需要满足两个条件：一是频率相同，二是相位差保持 恒定。好！大家再来思考一个问题：我们普通的灯光能发生干涉吗？ [同学们回答不能] 为什么不能呢？ [同学们发表意见] 是的，普通的光源观察不到干涉现象，因为这些光源是不相干的。它们的频 率和相位差都会发生变化。为什么不相干呢，大家可以自已看一看引言部分，其 原因主要是原子辐射的复杂性和不确定性引起的。 说到干涉， 我们已经接触过许多干涉的装置了。大家一起来回忆一下常用的 干涉装置有哪些？ [同学们发言] 有我们高中学过的杨氏双缝干涉装置，薄膜干涉装置，上学期做过的等厚干 涉中的牛顿环仪， 还有我们将要做的迈克尔逊干涉实验中的迈克尔逊干涉仪，以 及今天我们将要用到的菲涅耳双棱镜。 说到双棱镜， 我们先来看一看传说中的双棱镜为何物。这就是双棱镜的示意 图（指着黑板上），它其实就是将一块平板玻璃的一个表面加工打磨成两个面， 两个面的交线叫棱脊， 两个面与底面的夹角叫楔角。 而这个楔角实际上是很小的， 一般小于 1，也就是说从肉眼看来，双棱镜就和一块普通的玻璃差不多。 知道了双棱镜的结构，那双棱镜的作用是什么呢？（指着装置示意图）从光 路图上我们可以直观地看到双棱镜的作用。 （讲解装置原理图） 所以双棱镜就是一个分割波前的分束器，作用就是分光，把一束光分为成一 定角度的两束光。有了双棱镜之后，是不是相当于把一个线光源 S 分成了两个对 称的虚光源 S1 和 S2，所以在 P1 和 P2 到之间的区域里是不是要发生干涉现象？
二、 实验内容
1、光路调节 （1） 依次将钠光灯、狭缝、双棱镜、测微目镜放在光具座上，并调整各 元件使之等高共轴。 （2） 适当调整狭缝宽度和方向。具体做法：先用白色屏找出两光束相互 交叠区域，然后用测微目镜观察，当看到干涉条纹后，现进一步旋转狭缝， 并调整狭缝宽度与高度，使干涉条纹最清晰。 （3） 调整狭缝与双棱镜间距离，在测微目镜中观察条纹疏密变化情况， 使条纹疏密适中并清晰。 2、 用测微目镜测量相邻两明 （或暗） 条纹的间距∆x。 为了提高测量的精度， 测出 n 条干涉条纹的总间距，再除以 n，即得∆x。 3、用米尺量出狭缝到测微目镜叉丝平面的距离 d，测量几次，取均值。 4、用所测得的∆x、d′ 、d 值，求出光源的波长。 5、计算波长测量值的标准不确定度。
有人会问这个公式是怎么来的呢？这也是我们课后复习题思考题里的问题， 为了大家更清楚地理解本实验，我把这个公式的推导简单讲一下。 其实这个公式主要用了凸透镜呈像的基本规律， 在这里我引入一个凸透镜放 大率的概念。放大率顾名思义就相当于放大的倍数。放大率m＝
像距 物距
，也等于像
的大小比物的大小。 当虚光源在 1 倍焦距和 2 倍焦距之间时， 是不是在凸透镜的另一侧 2 倍焦距 外呈一个放大倒立的实像？ [是] 虚光源的间距为d′ ，放大后的间距为d1 ，则m =
Uc ∆x1 = ∆x1
Uc x11 x11 Uc x12 x12 Uc ∆x1 ∆x1
2
2
Uc x21 + x21 Uc x22 + x22
2
2
= 0.3315 × 10−6
2
2
Uc ∆x2 = ∆x2
= 0.3552 × 10−6
Uc ∆������ = ∆������ 由表 2 得
Uc ∆x2 + ∆x2
2
Uc b2 + 2 × b2
2
= 0.4204 × 10−6
Uc ������ = 则λ测 ＝
d′ d
1 × 10−3 3
= 0.5774 × 10−3
∆������ = ������������������. ������(������������)
Uc = λ 测 则结果为
Uc ������′