13.3 实验:用双缝干涉测量光的波长
《第四章 4 实验_用双缝干涉测量光的波长》教学设计教学反思
《实验_用双缝干涉测量光的波长》教学设计方案(第一课时)一、教学目标:1. 理解双缝干涉的原理,掌握测量光的波长的实验方法。
2. 学会应用双缝干涉仪,并能进行实际操作。
3. 培养观察、分析和解决问题的能力。
4. 感受科学实验的周密性和趣味性。
二、教学重难点:1. 教学重点:掌握双缝干涉的原理,熟练应用双缝干涉仪。
2. 教学难点:根据实验数据,准确测量光的波长。
三、教学准备:1. 双缝干涉仪一台2. 不同波长的单色光3. 黑纸板、尺子、白纸4. 记录数据的表格和提示性文字四、教学过程:本节内容分为理论学习和实验操作两个部分。
(一)理论学习1. 引入主题:起首向学生介绍光的波粒二象性,诠释干涉和衍射等现象。
通过生动的图片和动画展示光的这些特性,让学生有直观的认识。
2. 介绍双缝干涉的原理:当一束光通过双缝后,会在两侧屏幕上形成明暗相间的条纹。
这些条纹的宽度和间隔取决于光的波长和双缝之间的距离。
3. 介绍如何应用双缝干涉测量光的波长:向学生诠释实验的步骤和需要注意的事项,包括光源的选择、光屏的放置、双缝的距离和间隔等。
4. 扩展知识:诠释实验结果的解读和分析,以及实验误差的来源和处理方法。
同时,也可以介绍其他类型的干涉实验,如薄膜干涉等。
(二)实验操作1. 准备实验器械:提前准备好双缝干涉实验所需的器械,包括光源、光屏、尺子、胶带等。
确保所有器械都处于良好的工作状态。
2. 指导实验操作:在实验教室上,教师需要详细地指导学生进行实验操作,确保学生正确地应用实验器械,并按照规定的步骤进行实验。
3. 观察并记录实验结果:学生在进行实验的过程中,需要仔细观察屏幕上的干涉条纹,并应用尺子测量条纹的宽度和间隔。
学生需要记录实验数据,并尝试分析实验结果。
4. 讨论实验误差:在实验结束后,组织学生进行讨论,分析实验误差的来源,并探讨如何减小误差。
教师也可以给出一些常见的误差来源和相应的解决方法,帮助学生更好地理解实验过程。
13.4 实验:用双缝干涉测量光的波长
第四节 实验: 用双缝干涉测量光的波长
光 的 干 涉
一、双缝干涉实验 1、实验
2、现 象
(1)中央出现明条纹 (2)干涉条纹在中央明纹两侧 对称分布; (3) 相邻两级明纹(暗纹)中心 间距相等;
二、干涉条纹分析
1、明暗条纹的位置
出现明纹
出现暗纹
L L x r k d d
L 1 L x r k d 2 d
“计算表明”?
2、相邻两条明纹(或暗纹)的中心间距
L x d
3、条纹间距的应用——光波长的测定 4、拓展
·对光同样适用的规律:
v f
·在真空中光的传播速度都相同,可以得出: 可见光中红光频率最小,紫光频率最大。
算一算:
有位同学利用双缝干涉实验测算红光的波 长,使用了间隔0.12mm的缝,在离缝1.3m 的屏上获得清晰的干涉条纹,量得相邻亮条纹 的间距为7.3mm,求此红光的波长.
本节课要点
知识要点 条纹位置
条纹间距
方法和能力要点
学会用类比方法思考问题
会将条纹间距公式用于分析物理现象
课后
思考
试一试:推导条纹间距公式。
想一想:为什么光能在真空中传播,机械波不能?
高考物理实验-用双缝干涉测光的波长
用双缝干涉测光的波长知识元用双缝干涉测光的波长知识讲解一、实验目的观察干涉图样,测定光的波长.二、实验原理双缝干涉中相邻两条明(暗)条纹间的距离△x与波长λ、双缝间距离d及双缝到屏的距离L 满足△x=λ.因此,只要测出△x、d和L,即可求出波长λ.三、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)、刻度尺.四、实验步骤1.观察双缝干涉图样①将光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如图所示.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安装双缝,使双缝与单缝的缝平行,二者间距5~10cm.⑤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.2.测定单色光的波长(1)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亮条纹的中央,记下手轮上的读数a1,转动手轮,使分划板中心刻线移动,记下移动的条纹数n和移动后手轮的读数a2,a1与a2之差即n条亮纹的间距.(3)用刻度尺测量双缝到光屏间距离l(d是已知的).(4)重复测量、计算,求出波长的平均值.(5)换用不同滤光片,重复实验测量其他单色光的波长.五、注意事项1.安装器材时,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.2.光源灯丝最好为线状灯丝,并与单缝平行且靠近.3.调节的基本依据是:照在屏上的光很弱,主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头、遮光筒不共轴所致,干涉条纹不清晰的主要原因是单缝与双缝不平行.4.光波波长很短,△x、l的测量对波长λ的影响很大,l用毫米刻度尺测量,△x利用测量头测量.可测多条亮纹间距再求△x,采用多次测量求λ的平均值法,可减小误差.例题精讲用双缝干涉测光的波长例1.在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将所用器材按要求安装在如图甲所示的光具座上,然后接通电源使光源正常工作。
实验:用双缝干涉测量光的波长 课件
条纹间距越宽,波长越长. (6)测量头的读数和螺旋测微器的读数相似,a=主尺刻度+可动刻 度×0.01 mm.
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. 提示:根据 d x知,不同颜色的单色光的干涉条纹间距不同,
lபைடு நூலகம்
波长越长,条纹间距离越大.
2.白光是复色光,是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种单色光 复合而成的,从红到紫七种单色光的波长越来越短. 在实验中, 若用白光作光源,得到的干涉图样有什么特点?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?
【思路点拨】解答本题应明确以下两点: (1)双缝干涉仪的结构、使用方法. (2)利用公式 x= l 判断增加Δx的方法.
d
【解析】实验时器件的安装是按光源、滤光片、单缝、双缝、 遮光筒、光屏的顺序安装;为获得清晰的干涉条纹在安装时要 求灯丝与单缝、双缝,测量头与遮光筒的中心在同一轴线上, 并使单缝与双缝平行;要增加相邻亮纹(暗纹)间的距离,由 x l 知,可采取减小双缝间距离和增大双缝到屏的距离的
【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析: (1)明确实验装置中各部分元件的功能. (2)明确条纹间距与哪几个因素有关. (3)根据测量头数据计算出条纹间距.
【规律方法】 1.求解光波波长的一般规律
对于求光波波长这类题目,一般情况下会给出双缝到屏的距离, 然后根据测相邻两亮(暗)条纹间距的方法测Δx,利用公式即可 求出波长. 2.双缝干涉测波长口诀 双缝干涉测波长, 条纹间距公式是栋梁, Δx、l、d三个量都测定, 代入公式求波长.
l
的,测出l,Δ x即可测出光的波长λ .
三、实验器材 双缝干涉仪,即光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、 毛玻璃屏、测量头,另外还有学生电源,导线、刻度尺. 四、实验过程 1.实验步骤 (1)观察双缝干涉图样 ①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上如图所示.
人教版高中物理选择性必修1第4章第4节 实验:用双缝干涉测量光的波长课件
人教版
选择性必修1
新知导入
前面我们通过理论推导,得到
了双缝干涉实验中干涉条纹的间距
和光的波长之间的关系,
即 x l 。本节我们利用该结
d果Leabharlann 通过双缝干涉实验测量光的波长。
新知讲解
问题1:双缝干涉相邻亮条纹的间距和光的波长有怎样的关系?怎样才能得到
双缝干涉条纹?
新知讲解
3、记录
(1)调节测量头,使分划板中心刻度
线对齐第1条亮条纹的中心,记下手轮上的
读数a1,转动手轮,使分划板向一侧移动,当
分划板中心刻度线与第n条相邻的明条纹中
心对齐时,记下手轮上的刻度数a2,则相邻两
条纹间的距离(条纹宽度)
a2 - a1
Δx =
n -1
(2)换用不同的滤光片,测量其他色
(2)将单缝和双缝安装在光具座上,使线状光
源、单缝及双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上,
并注意使双缝与单缝相互平行,在遮光筒有光屏
一端安装测量头,调整分划板位置到分划板中心
刻线位于光屏中央。
新知讲解
2、观察
(1)调单缝与双缝间距为几厘米
时,观察白光的干涉条纹.
(2)在单缝和光源间放上滤光片,
观察单色光的干涉条纹.
双缝上的光仍是振动情况完全一样的光源,故B正确;将单缝与双缝的位置互换,失去了产生
干涉的条件,故D错误。
拓展提高
3、双缝干涉测光的波长的实验装置如图甲所示,已知单缝与双缝间的距离l1=100
mm,双缝与屏的距离l2=700 mm,双缝间距d=0.25 mm。用测量头来测量亮纹中心的
距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中
2021届高考物理必考实验十六:用双缝干涉测量光的波长【含答案】
2021届高考物理必考实验十六:用双缝干涉测量光的波长1.实验原理如图1所示,两缝之间的距离为d ,每个狭缝都很窄,宽度可以忽略.两缝S 1、S 2的连线的中垂线与屏的交点为P 0,双缝到屏的距离OP 0=l .则相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距:Δx =l dλ.若已知双缝间距,再测出双缝到屏的距离l 和条纹间距Δx ,就可以求得光波的波长. 2.实验器材双缝干涉仪,即光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头.另外,还有学生电源、导线、刻度尺等. 3.实验步骤(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如图所示.(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)安装双缝和单缝,中心大致位于遮光筒的轴线上,使双缝与单缝的缝平行,两者间距5~10 cm ,这时可观察白光的干涉条纹.(5)在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹. 4.数据处理(1)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亮条纹的中心,记下手轮上的读数a 1,将该条纹记为第1条亮纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心,记下此时手轮上的读数a 2,将该条纹记为第n 条亮纹,则相邻两亮条纹间距Δx =|a 2-a 1|n -1. (3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l (d 是已知的). (4)重复测量、计算,求出波长的平均值. 5.误差分析(1)光波的波长很小,Δx 、l 的测量对波长λ的影响很大.(2)在测量l 时,一般用毫米刻度尺;而测Δx 时,用千分尺且采用“累积法”. (3)多次测量求平均值. 6.注意事项(1)双缝干涉仪是比较精密的仪器,应轻拿轻放,不要随便拆解遮光筒、测量头等元件. (2)滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘,应用擦镜纸轻轻擦去.(3)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中心轴线上,并使单缝、双缝平行且竖直,间距大约5~10cm.(4)调节的基本依据是:照在像屏上的光很弱.主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致.干涉条纹不清晰的主要原因一般是单缝与双缝不平行. (5)测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心. (6)光源灯丝最好为线状灯丝,并与单缝平行靠近.【典例1】(2019·全国卷Ⅱ·34(2))某同学利用图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:(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3位有效数字). 答案 (1)B (2)d ·Δxn -1l(3)630解析 (1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,需要减小条纹间距,由公式Δx =l dλ可知,需要减小双缝到屏的距离l 或增大双缝间的距离d ,故B 项正确,A 、C 、D 项错误. (2)由题意可知,Δx n -1=l d λ⇒λ=d ·Δxn -1l. (3)将已知条件代入公式解得λ=630nm.【典例1】 用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间的距离d 的大小恰好是图11丁中游标卡尺的读数;双缝到毛玻璃屏间的距离的大小是图丙中的毫米刻度尺的读数;实验时先移动测量头(如图甲所示)上的手轮,把分划板中心刻线对准靠近最左边的一条亮条纹中心(如图乙所示),并记下手轮上的读数x 1(如图戊所示),然后转动手轮,把分划板中心刻线向右移动,直到对准第7条亮条纹中心并记下手轮上的读数x 2(如图己所示),由以上测量数据求该单色光的波长.(结果保留两位有效数字)答案 8.0×10-7m解析 根据条纹间距公式Δx =l d λ可知,波长λ=d lΔx ,由题图丁可直接读出d =0.25mm =0.00025m ,双缝到屏的距离由题图丙读出l =74.90cm =0.7490m .由题图乙、戊、己可知,两条相邻亮条纹间的距离Δx =14.700-0.3006mm =2.400mm =0.002400m.将以上数据代入得λ=d Δx l =0.00025×0.0024000.7490m≈8.0×10-7m.【典例2】 (多选)在双缝干涉实验中,用绿色激光照射在双缝上,在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,可选用的方法是( ) A.改用红色激光 B.改用蓝色激光 C.减小双缝间距D.将屏幕向远离双缝的位置移动E.将光源向远离双缝的位置移动 【答案】 ACD【解析】根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx =ldλ可知,要使Δx 增大,可以增大波长或增大双缝到屏的距离或缩小双缝间的距离,所以选项A 、C 、D 正确,B 、E 错误.【针对训练2】在杨氏干涉实验中,若单色光的波长λ=5.89×10-7m ,双缝间的距离d =1mm ,双缝到屏的距离l =2m ,则第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距为______________. 【答案】 1.178×10-2m【解析】由Δx =l dλ可知 Δx =1.178×10-3m ,则第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距为x =10Δx =1.178×10-2m.【典例3】 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中(实验装置如图),下列说法错误的是( )A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,应放上单缝和双缝B.测量某条干涉亮条纹位置时,应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐C.为了减小测量误差,可用测量头测出n 条亮条纹间的距离a ,求出相邻两条亮条纹间距Δx =an -1D.将滤光片放在单缝与双缝之间不改变实验结果 【答案】 A【解析】 调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,不需放单缝和双缝,故A 错误;测量某条干涉亮条纹位置时,应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐,故B 正确;n 条亮条纹之间有n -1个间距,相邻两条亮条纹的间距Δx =an -1,故C 正确;根据实验原理知D 正确.【针对训练3】 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,选用红色滤光片和间距为0.20mm 的双缝,双缝与屏的距离为600mm.某同学正确操作后,在目镜中看到如图甲所示的干涉条纹.换成紫色滤光片正确操作后,使测量头分划板刻线与第k 级暗条纹中心对齐,在目镜中观测到的是图乙中的______(填字母),此时测量头的读数为25.70mm.沿同一方向继续移动测量头使分划板刻线与第k +5级暗条纹中心对齐,此时测量头标尺如图丙所示,其读数是_______mm ,紫光的波长等于________nm.【答案】 D 19.40 420 【解析】由干涉条纹间距Δx =lλd可知,换上紫色滤光片后,在其他条件不变的情况下,间距变小,干涉条纹变密,分划板应该在正中央,所以为D.游标卡尺读数为19.40mm.平均条纹间距Δx =25.70-19.405mm=1.26mm ,根据λ=d lΔx ,解得λ=420nm.【典例4】 (2015·全国卷Ⅰ)在双缝干涉实验中,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,红光的相邻干涉条纹间距Δx 1与绿光的相邻干涉条纹间距Δx 2相比,Δx 1____Δx 2(填“>”“=”或“<”).若实验中红光的波长为630nm ,双缝与屏幕的距离为1.00m ,测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm ,则双缝之间的距离为________mm. 【答案】 > 0.300【解析】双缝干涉条纹间距Δx =l dλ,红光波长长,所以红光的双缝干涉条纹间距较大,即Δx 1>Δx 2.相邻亮条纹间距Δx =10.5 mm 5=2.1 mm =2.1×10-3m ,根据Δx =l d λ可得d =lλΔx=0.300 mm.【针对训练4】 (多选)利用如图所示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长时,有下面几种说法,其中正确的是( )A.实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝B.将滤光片由紫色的换成红色的,干涉条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽D.测量过程中,把5个条纹间距数成6个,导致波长测量值偏小E.去掉滤光片后,干涉现象消失 【答案】 ABD【解析】 实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝,故A 正确;将滤光片由紫色的换成红色的,波长变长,根据干涉条纹间距公式Δx =l dλ知条纹间距变宽,故B 正确;将单缝向双缝移动一小段距离后,条纹间距不变,故C 错误.把5个条纹间距数成6个,则Δx 偏小,根据Δx =l dλ,可知波长的测量值偏小,故D 正确;去掉滤光片,将出现彩色的干涉条纹,故E 错误.【典例5】在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,装置如图所示.双缝间的距离d =3mm.若测定红光的波长,选用红色的滤光片,实验中测得双缝与屏之间的距离为0.70m ,通过测量头(与螺旋测微器原理相似,手轮转动一周,分划板前进或后退0.500mm)观察第1条亮条纹的位置如图7甲所示,其读数为________mm ;观察第5条亮条纹的位置如图乙所示,其读数为______mm.则可求出红光的波长λ=________m.【答案】 0 0.640 6.86×10-7【解析】由测量头的数据可知a 1=0,a 2=0.640mm , 所以Δx =a 2-a 15-1=0.6404mm =1.60×10-4m ,λ=d Δx l =3×10-3×1.60×10-40.70m≈6.86×10-7m.【针对训练5】某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到如图甲所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如图乙所示.他改变的实验条件可能是( )A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏之间的距离D.换用频率更高的单色光源 【答案】 B【解析】改变条件后亮条纹之间的间距变大,由公式Δx =l dλ可知,要使Δx 增大,可增大双缝到光屏之间的距离l ,C 错;减小双缝之间的距离d ,B 对;换用波长更长,即频率更低的单色光源,D 错;改变光源到单缝的距离不会改变Δx ,A 错.【典例6】(多选)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,若用单色光照射后观察毛玻璃屏上的条纹如图所示,则有( )A.若只适当增大单缝的宽度,则条纹间距将减小B.若只适当增大双缝的间距,则条纹间距将减小C.若只适当增大照射光的频率,则条纹间距将增大D.若只适当增大双缝到光屏的间距,则条纹间距将增大 【答案】 BD【针对训练6】(多选)利用图中装置研究双缝干涉现象时,下面几种说法正确的是( )A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽D.换一个双缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄 【答案】 ABD【解析】由条纹间距公式Δx =l dλ可知,A 项中l 减小,Δx 变小;B 项中λ变大,Δx 变大;D 项中d 变大,Δx 变小.故A 、B 、D 正确.【典例7】(多选)某同学在做双缝干涉实验时,按装置图安装好实验装置,在光屏上却观察不到干涉图样,这可能是由于( )A.光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致,相差较大B.没有安装滤光片C.单缝与双缝不平行D.光源发出的光束太强 【答案】 AC【解析】安装实验器材时要注意:光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合,光源与光屏正面相对,滤光片、单缝和双缝要在同一高度,中心位置在遮光筒轴线上,单缝与双缝要相互平行,才能使实验成功.当然还要使光源发出的光束不致太暗.综上所述,可知选项A、C正确.【针对训练7】(多选)英国物理学家托马斯·杨巧妙地解决了相干光源问题,第一次在实验室观察到了光的干涉现象.图为实验装置简图,M为竖直线状光源,N和O均为有狭缝的遮光屏,P为像屏.现有四种刻有不同狭缝的遮光屏,实验时正确的选择是( )A.N应选用遮光屏1B.N应选用遮光屏3C.O应选用遮光屏2D.O应选用遮光屏4【答案】AC【典例8】(多选)关于“用双缝干涉测量光的波长”实验,正确的说法是( )A.实验时应调节各器件共轴,并且单缝和双缝的缝应相互平行B.观察到的白光的干涉图样是:在视野中可以看到彩色的干涉条纹,中央为一条白亮的零级干涉条纹;彩色条纹的排列,以零级亮条纹为中心左右对称,在第一级亮条纹中紫色在最外侧C.看到白光的干涉条纹后,在单缝前面放上红色或绿色滤光片,即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹,且红条纹的相邻条纹间距比绿条纹的相邻条纹间距大D.测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数【答案】ACD【针对训练8】某同学在做“双缝干涉测量光的波长”的实验时,第一次分划板中心刻线对齐第2条亮纹的中心时(如图5甲中的A),游标卡尺的示数如图乙所示,第二次分划板中心刻线对齐第6条亮纹的中心时(如图丙中的B),游标卡尺的示数如图丁所示.已知双缝间距d=0.5mm,双缝到屏的距离l=1m,则:(1)图乙中游标卡尺的示数为________cm.(2)图丁中游标卡尺的示数为________cm.(3)所测光波的波长为________m(保留两位有效数字).【答案】 (1)1.250 (2)1.775 (3)6.6×10-7【解析】 (1)游标卡尺的固定刻度读数为1.2cm ,游标尺上第10个刻度游标读数为0.05×10mm=0.50mm =0.050cm ,所以最终读数为1.2cm +0.050cm =1.250cm.(2)游标卡尺的固定刻度读数为1.7 cm ,游标尺上第15个刻度游标读数为0.05×15 mm=0.75 mm =0.075cm ,所以最终读数为:1.7cm +0.075cm =1.775cm. (3)Δx =1.775cm -1.250cm6-2≈0.131cm根据Δx =l dλ得,λ=6.6×10-7m.【典例9】如图甲是利用双缝干涉测某单色光波长的实验装置,测得双缝屏到毛玻璃屏的距离l 为0.2m 、双缝的距离d 为0.4mm ,图乙是通过该仪器的观测装置看到的毛玻璃屏上的干涉图样,其中1、2、3、4、5…是亮条纹的编号,图丙、图丁是利用该仪器测光的波长时观察到的情景,图丙是测第1号亮条纹的位置,此时观测装置上千分尺的读数为________mm ,图丁是测第4号亮条纹的位置,此时观测装置上千分尺的读数为________mm.根据上面测出的数据可知,相邻两条亮条纹间的距离Δx =________mm ,计算波长的数学表达式λ=________,被测光的波长为________nm.【答案】 0.510 1.485 0.325Δx ·dl650【解析】 题图丙是测第1号亮条纹的位置,此时千分尺的读数为0.5 mm +0.01×1.0 mm=0.510mm ; 题图丁是测第4号亮条纹的位置,此时千分尺的读数为1mm +0.01×48.5mm=1.485mm ; 相邻两条亮条纹间的距离Δx =1.485-0.5103mm =0.325mm ;根据双缝干涉条纹的间距公式Δx =l dλ,得λ=Δx ·dl,代入数据得:λ=0.325×10-3×0.4×10-30.2m =6.5×10-7m =650nm.【针对训练9】在“用双缝干涉测量光的波长”实验中(1)某同学先将光源靠近遮光筒的双缝端并等高放置,然后在筒的另外一侧观察,发现筒的上壁照得很亮,此时他应将遮光筒的观察端向________(填“上”或“下”)调节. (2)某次测量如图所示,则读数为________mm.(3)几位同学实验时,有的用距离为0.1mm 的双缝,有的用距离为0.2mm 的双缝;同时他们还分别用红、紫两种不同颜色的滤光片遮住光源进行了观察,图8选自他们的观察记录,其中正确反映实验结果的是________.(已知红光波长大于紫光的波长)【答案】(1)上 (2)5.007 (3)BD【解析】 (1)发现筒的上壁照得很亮说明光线向上,即观察端偏下,所以应将观察端向上调节; (2)螺旋测微器的固定刻度为5mm ,可动刻度为0.7×0.01mm=0.007mm ,所以最终读数为5mm +0.007mm =5.007mm ; (3)根据Δx =lλd可知,当红光分别通过距离为0.1mm 和0.2mm 的双缝时,距离越大的条纹间的距离越小,故B 正确;同理,当红光和紫光通过相同距离的双缝时即l 、d 相同情况下,波长越长的条纹间的距离越大,故D 正确.【典例10】在用双缝干涉测量光的波长的实验中,请按照题目要求回答下列问题:(1)如图(a)、(b)两图都是光的条纹形状示意图,其中干涉图样是________.(2)将下表中的光学元件放在图(c)所示的光具座上组装成用双缝干涉测量光的波长的实验装置,并用此装置测量红光的波长.元件代号 A B C D E元件名称光屏双缝白光光源单缝透红光的滤光片将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,各学光元件的排列顺序应为________.(填写元件代号)(3)已知该装置中双缝间距d=0.50mm,双缝到光屏的距离l=0.50m,在光屏上得到的干涉图样如图(d)所示,分划板在图中A位置时游标卡尺如图(e)所示,则其示数x A=______mm;在B位置时游标卡尺如图(f)所示,则相邻两条纹间距Δx=________mm.(4)由以上所测数据,可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________m.(5)若改用频率较高的单色光照射,得到的干涉条纹间距将________(填“变大”“不变”或“变小”).【答案】(1)(a) (2)EDBA(3)111.15 0.60 (4)6.0×10-7(5)变小。
13.3实验:用双缝干涉测量光的波长
第4条 时读数
②游标尺的读数 :
测量结果求波长: 测出n个亮条纹间的距离a。就可以求出 相邻两个亮条纹的距离
x a
n 1
再由 x l
d
得 ad
(n 1)l
白光的干涉图样是什么样?
①明暗相间的彩色条纹 ②中央为白色亮条纹 ③干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的 ④在每条彩色亮纹中红光总是在外缘,紫光 在内缘。
如图所示的双缝实验中,屏离开挡板越远, 条纹间的距离越大,另一方面,实验所用光波 的波长越大,条纹间的距离也越大,这是为什 么?
r2-r1=dsinθ
当两列波的路程差为波长的
M
整数倍,即 dx k
l
(k=0,1,2…)时才会出现亮条
纹,亮条纹位置为:
x
Байду номын сангаасk
l
d
相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为
(D)用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,屏上将 呈现间距不等的条纹
解析:白光作杨氏双缝干涉实验,屏上将呈现彩色条纹,A错 用红光作光源,屏上将呈现红色两条纹与暗条纹(即黑 条纹)相间,B对; 红光和紫光频率不同,不能产生干涉条纹,C错; 紫光作光源,遮住一条狭缝,屏上出现单缝衍射条纹, 即间距不等的条纹,D对。
纹示数为x2。由以上数据可求得该光的波长表
d ( x2 x1 )
达式λ= L( n 1 ) (用给出的
35 30
字母符号表示)。
0 25 mm 20
练习2、2008年高考物理上海卷 12 12.在杨氏双缝干涉实验中,如果( B D ) (A)用白光作为光源, 屏上将呈现黑白相间的条纹 (B)用红光作为光源, 屏上将呈现红黑相间的条纹 (C)用红光照射一条狭缝,用紫光照射另一条狭缝, 屏上将呈现彩色条纹
新人教版高中物理选修第十三章《用双缝干涉测量光的波长》精品教案
__________测量,用公式 __________可以计算出单色光的波长 . 思路解析:理解双缝干涉的实验原理,正确操作实验装置,会分析实验数据,如两明条纹间距
a
l
Δ x=n 1 ,波长用公式 Δ x=d λ推导可得 .
a
l
答案:滤光片 单缝 双缝 n 1 米尺 Δ x=d λ
2.用红光做光的干涉实验时, 已知双缝间的距离为 0.2 ×10-3 m,测得双缝到屏的距离为 0.700 m.分划板
2.实验中 , 滤光片作用 :__________;单缝作用 __________; 双缝作用是获得 ___________光源 ;单缝和双 缝放置时应 __________.其中心大致位于遮光筒的 __________上. 典题 ·热题
知识点一 利用双缝干涉测量波长的实验
例 1 如图 13-3-4 所示是实验装置示意图,甲图是用绿光进行实验的,光屏上观察到的条纹情况,
.A 选项正确 .
答案: A
l 方法归纳 明确条纹间距公式 Δx=d λ中各物理量的意义, 通过实验观察和理论总结理解条纹间距与
波长成正比关系,是解决本题的关键 . 例 2 如图 13-3-5 所示是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图 .
学生独立完成同步练 习( 10 分钟)
图 13-3-5 ( 1)图中①是光源,⑤是光屏,它们之间的②③④依次是、和 ( 2)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离(
3
新人教版高中物理选修第十三章《用双缝干涉测量光的波长》精品教案
距离 b.
答案:( 1 ) EBDC ( 2) a b
4.在双缝干涉实验中,设单缝宽度为 h,双缝距离为 d,双缝与屏距离为 l ,当采取下列四组数据中
4、实验:用双缝干涉测量光的波长
一、实验目的
(1)了解光波产生稳定的干涉现象的条件;
(2)观察白光及单色光的双缝干涉图样;
(3)掌握测定单色光的波长的方法。
二、实验原理
单色光通过单缝后,经双缝产生稳定的干涉图样,
图样中相邻两条亮(暗)纹间的距离Δx与双缝间的
距离d、双缝到屏的距离l、单色光的波长λ之间满足:
(2)使用:
①使分划板的中心刻线与某一条亮条纹的中心对齐(如图),记下此时手轮
上的读数a1。
②转动测量头。使分划板中心刻线与第n条亮条纹的中心对齐,再次记下手
轮上的读数a2。
③相邻两条亮条纹间的距离Δx=
|a2-a1|
n-1
。
六、实验步骤
1、器材的安装与调整
(1)先将光源(线状光源)、遮光筒
依次放于光具座上。
a 2− a 1
Δx =
n −1
(2)测量双缝到屏的距离l和相邻两条亮条纹间的距离Δx。
(3)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,并求出相
应的波长。
a2−a1
(a
−a1)d
2
Δx= λ
λ=
七、数据处理 Δx = n−1
(n−1)l
八、误差分析
1、误差来源
由于光波的波长很小,双缝到光屏的距离l和条纹间Δx的测量是否准确对
5、要多测几条亮纹(或暗纹)中心间的距离,再求Δx。
精析典题 提升能力
【例1】在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依
次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜(目镜),如图所示。
A
(1)M、N、P三个光学元件依次为___。
高二物理用双缝干涉测量光的波长
2024-2025学年高中物理第十三章光4实验:用双缝干涉测量光的波长教案1新人教版选修3-4
(1)学生可以利用课后时间阅读科普文章,增强对双缝干涉现象的理解和兴趣。
(2)针对学术研究,学生可以挑选几篇具有代表性的论文进行阅读,了解双缝干涉实验在科学研究中的重要性和应用。
(3)观看实验操作演示视频,跟随讲解步骤进行学习,提高实验操作的熟练度。
(4)利用实验软件进行虚拟实验,多次尝试和调整参数,加深对双缝干涉实验的理解。
作用与目的:
-巩固学生在课堂上学到的双缝干涉知识点和实验技能。
-通过拓展学习,拓宽学生的知识视野和思维方式。
-通过反思总结,帮助学生发现自己的不足并提出改进建议,促进自我提升。
教学资源拓展
1.拓展资源
(1)科普文章:《光的干涉现象揭秘》、《双缝干涉实验的科学原理》等,帮助学生深入了解双缝干涉的原理和实验过程。
2.题型二:计算干涉条纹间距与波长的关系
题目:在双缝干涉实验中,已知光的波长为λ,干涉条纹间距为d,求波长与干涉条纹间距之间的关系。
答案:d = λ/2
解析:在双缝干涉实验中,干涉条纹间距d与光的波长λ之间的关系为d = λ/2。这是因为干涉条纹间距d是由两个相邻的明条纹或暗条纹之间的距离,而每个条纹对应一个光波的波峰或波谷,因此条纹间距d等于波长λ的一半。
-信息技术手段:利用在线平台、微信群等,实现预习资源的共享和监控。
作用与目的:
-帮助学生提前了解本节课的主要内容,为课堂学习做好准备。
-培养学生的自主学习能力和独立思考能力。
2.课中强化技能
教师活动:
-导入新课:教师通过讲解一个与双缝干涉相关的实际案例,引出本节课的主题,激发学生的学习兴趣。
-讲解知识点:教师详细讲解双缝干涉原理,结合实例帮助学生理解。
2.实验装置:双缝干涉实验的装置包括激光光源、双缝板、光屏和测量尺等。
第十三章 第4节 实验:用双缝干涉测量光的波长
第4节实验:用双缝干涉测量光的波长一、实验目的1.观察白光及单色光的双缝干涉图样。
2.掌握用公式Δx =l d λ测定单色光的波长的方法。
二、实验原理1.相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离Δx 与入射光波长λ之间的定量关系推导如图所示,双缝间距为d ,双缝到屏的距离为l 。
双缝S 1、S 2的连线的中垂线与屏的交点为P 0。
对屏上与P 0距离为x 的一点P ,两缝与P 的距离PS 1=r 1,PS 2=r 2。
在线段PS 2上作PM =PS 1,则S 2M =r 2-r 1,因d ≪l ,三角形S 1S 2M 可看做直角三角形。
有:r 2-r 1=d sin θ(令∠S 2S 1M =θ)①另:x =l tan θ≈l sin θ②由①②得r 2-r 1=d x l ,若P 处为亮纹,则d x l =±kλ(k =0,1,2,…),解得:x =±k l d λ(k =0,1,2,…),相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距:Δx =l dλ。
2.测量原理在双缝干涉实验中,d 是双缝间距,是已知的;l 是双缝到屏的距离,可以测出,那么,只要测出相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx ,即可由公式λ=d lΔx 计算出入射光波长的大小。
3.测量Δx 的方法测量头由分划板、目镜、手轮等构成,如图甲所示,测量时先转动测量头,让分划板中心刻线与干涉条纹平行,然后转动手轮,使分划板向左(或向右)移动至分划板的中心刻线与条纹的中心对齐,记下此时读数,再转动手轮,用同样的方法测出n 个亮纹间的距离a ,则可求出相邻两亮纹间的距离Δx =a n -1。
三、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、光屏及测量头,其中测量头又包括:分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺。
四、实验步骤1.器材的安装与调整(1)先将光源(线状光源)、遮光筒依次放于光具座上,如图所示,调整光源的高度,使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把光屏照亮。
第十三章实验用双缝干涉测量光的波长
(3)0.641 10.293 536
[练3] 用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间的距 离d的大小恰好是图实-5中游标卡尺的读数,如图丁所示; 双缝到毛玻璃间的距离的大小由图中的毫米刻度尺读出, 如图丙所示;实验时先移动测量头(如图甲)上的手轮,把分 划线对准靠近最左边的一条亮条纹(如图乙所示),并记下螺 旋测微器的读数x1(如图戊所示),然后转动手轮,把分划线 向右移动,直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器的读数 x2(如图己所示),由以上测量数据求该单色光的波长.
解析:(1)在用光的干涉测波长的实验中,光具座上从 左向右依次是光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光
屏和测量头.
(2)由Δx=λ可知,当增大双缝到光屏间的距离l或减小 双缝之间的距离d或增大光的波长λ时,光屏上相邻两条 亮纹之间的距离将增大.故选项B正确. (3)亮条纹在读数时由螺旋测微器原理知图甲读数为 0.641 mm,图乙读数为10.293 mm. 由Δx==1.6087 mm得 λ=Δx=×1.6087 mm =5.36×10-7m=536 nm. 答案:(1)滤光片 单缝 双缝 (2)B
五、数据处理 1.条纹间距 Δx=|an2--a11|. 2.波长 λ=dl Δx. 3.计算多组数据,求 λ 的平均值. 六、注意事项 1.双缝干涉仪是比较精密的仪器,应轻拿轻放,且注意保
养.
2.安装时,注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮 光筒的中心轴线上,并使单缝、双缝平行且间距适当.
2、干涉条纹间距与光的波长的关系 分析(3-4课本80页,课后自主分析)
3.根据 λ=dl Δx 可以计算出单色光
的波长.公式中 d 为双缝间距离,
Δx 为相邻两条亮纹间的距离,l
为双缝到屏之间的距离,实验中
2025版新教材高中物理第4章实验:用双缝干涉测量光的波长pptx课件新人教版选择性必修第一册
1.实验原理 如图所示,两缝之间的距离为d,每个狭缝都很窄,宽度可以忽 略。
两缝 S1、S2 的连线的中垂线与屏的交点为 P0,双缝到屏的距离 OP0 =l。则相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距:Δx=dl λ。若已知双缝间距, 再测出双缝到屏的距离 l 和条纹间距 Δx,就可求得光的波长 λ=dl Δx。
2.两种测量头 测量Δx时,有一种测量头内设置的是螺旋测微器,还有一种内置的 是游标卡尺。
借助两种测量微小间距的器材,可以测出 n 条亮条纹间的距离 a, 如图所示,利用 Δx=n-a 1,算出条纹间距,然后利用公式 λ=dl Δx,求出 此单色光的波长 λ。
知识点3 实验与数据分析
1.实验步骤 (1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如图所示。
注意事项 (1)双缝干涉仪是比较精密的实验仪器,要轻拿轻放,不要随便拆分 遮光筒、测量头等元件。 (2)安装时,要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一 条轴线上,并使单缝、双缝平行且竖直。 (3)光源使用线状长丝灯泡,调节时使之与单缝平行且靠近。 (4)实验中会出现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所致;干涉条纹是否清晰与单缝和双缝是否平行 有关系。
2.实验器材 双缝干涉仪,包括:光具座、光源、凸透镜、滤光片、单缝、双 缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、目镜、刻度尺等,如图所示。
①凸透镜:使射向单缝的光更集中 ②滤光片:获取单一颜色的光 ③单缝:获取线光源 ④双缝:获取相干光 ⑤遮光筒:防止外界光干 扰实验
知识点2 物理量的测量
1.测量 l 和 Δx 利用 λ=dl Δx 求波长时,双缝的间距 d 已知(器材本身决定),则需测 量的是: (1)测量 l:双缝到屏的距离 l 可用毫米刻度尺测量; (2)测量 Δx:相邻两条亮条纹间的距离 Δx 需要用测量头测量。
2025年高考物理一轮总复习(提升版)实验十七用双缝干涉测量光的波长
(2)放置单缝和双缝时,缝要相互平行,中心大致位于遮光筒的
轴线上。
(3)调节测量头时,应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐,
记下此时手轮上的读数,转动手轮,使分划板中心刻线和另
一亮条纹的中心对齐,记下此时手轮上的读数,两次读数之
差就表示这两条亮条纹间的距离。
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高中总复习·物理(提升版)
(4)不要直接测Δx,要测多条亮条纹的间距再计算得到Δx,这样
射角接近90°时,反射光与入射光相比,相位有π的变化,即半
波损失。如果把光屏移动到和平面镜接触,接触点P处是
暗条
纹 (选填“亮条纹”或“暗条纹”);
解析:根据题意可知,把光屏移动到和平面镜接触,入射
角接近90°,光线经过平面镜反射后将会有半波损失,因此接触
点P处是暗条纹。
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正确操作后,该组同学用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所
示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出。
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(1)分划板在图中A、B位置时由游标卡尺读数求得相邻两条纹间距
Δx=
0.75 mm。
解析:10分度游标卡尺的精确度为0.1 mm,由题图可知xA
条亮条纹中央时读数为a1,在第n条亮条纹中央时读数为a2,
2 −1
则Δx=
。
−1
(2)根据条纹间距与波长的关系Δx=
λ,得λ= Δx,其中d为双
缝间距,l为双缝到光屏的距离。
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2. 误差分析
(1)双缝到光屏的距离l的测量存在误差。
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新课程学习13.3 实验:用双缝干涉测量光的波长★新课标要求(一)知识与技能1.掌握明条纹(或暗条纹)间距的计算公式及推导过程。
2.观察双缝干涉图样,掌握实验方法。
(二)过程与方法培养学生的动手能力和分析处理“故障”的能力。
(三)情感、态度与价值观体会用宏观量测量微观量的方法,对学生进行物理方法的教育。
★教学重点双缝干涉测量光的波长的实验原理及实验操作。
★教学难点x 、L、d、λ的准确测量。
★教学方法复习提问,理论推导,实验探究★教学用具:双缝干涉仪、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Δ=2n ·2λ,n =0、1、2…时,出现明纹;当Δ=(2n +1) 2λ,n =0、1、2…时,出现暗纹。
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)进行新课1.实验原理师:[投影下图及下列说明]设两缝S 1、S 2间距离为d ,它们所在平面到屏面的距离为l ,且l >>d ,O 是S 1S 2的中垂线与屏的交点,O 到S 1、S 2距离相等。
推导:(教师板演,学生表达)由图可知S 1P =r 1师:r 1与x 间关系如何?生:r 12=l 2+(x -2d )2 师:r 2呢?生:r 22=l 2+(x +2d )2 师:路程差|r 1-r 2|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?r 22-r 12=(r 2-r 1)(r 2+r 1)=2dx由于l >>d ,且l >>x ,所以r 1+r 2≈2l ,这样就好办了,r 2-r 1=Δr =ld x 师:请大家别忘了我们的任务是寻找Δx 与λ的关系。
Δr 与波长有联系吗?生:有。
师:好,当Δr =2n ·2λ,n =0、1、2…时,出现亮纹。
即l d ·x =2n ·2λ时出现亮纹,或写成x =d l n λ 第n 条和第(n -1)条(相邻)亮纹间距离Δx 为多少呢?生:Δx =x n -x n -1=[n -(n -1)]dl λ 师:也就是Δx =d l ·λ 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Δx =dl ·λ,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,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)安装单缝和双缝,使双缝与单缝平行,二者间距约5~10 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)那走滤光片,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59页彩图13.3-3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60页图彩图对比,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)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a 1,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a 2,则相邻两条纹间的距离112--=∆n a a x 。
(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)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。
(三)课堂总结、点评通过今天的学习,我们掌握了干涉条纹的间距与光的波长之间的定量关系,即Δx =dl ·λ,并利用上式测量了光的波长。
该实验为我们提供了一种用宏观量测量微观量的方法。
★课余作业完成P60“问题与练习”的题目。
★教学体会思维方法是解决问题的灵魂,是物理教学的根本;亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键,离开了思维方法和实践活动,物理教学就成了无源之水、无本之木。
学生素质的培养就成了镜中花,水中月。
附:课后训练1.在做双缝干涉实验时,用普通的白光做光源,若在双缝处把一缝用红色玻璃挡住,另一缝用绿色玻璃挡住,则屏上会出现 ( )A .红色干涉条纹B .绿色干涉条纹C .红绿相间的干涉条纹D.无干涉条纹,但有亮光答案:D2.在杨氏双缝干涉实验中,保持双缝到屏的距离不变,调节双缝间距离,当距离增大时,干涉条纹距离将变________,当距离减小时,干涉条纹间距将变________.答案:小,大3.用单色光做双缝干涉实验时,测得双缝间距离为0.4 mm,双缝到屏的距离为1 m,干涉条纹间距为1.5 mm,求所用光波的波长。
答案:6×10-7 m4.光纤通信是70年代以后发展起来的新兴技术,世界上许多国家都在积极研究和发展这种技术。
发射导弹时,可在导弹后面连一根细如蛛丝的光纤,就像放风筝一样,这种纤细的光纤在导弹和发射装置之间,起着双向传输信号的作用,光纤制导的下行光信号是镓铝砷激光器发出的在纤芯中波长为0.85 μm的单色光。
而上行光信号是铟镓砷磷发光二极管发射的在纤芯中波长为1.06 μm的单色光,这样操纵系统通过这根光纤向导弹发出控制指令,导弹就如同长“眼睛”一样盯住目标。
根据以上信息,回答下列问题:(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采用两种不同频率的光?(已知光纤纤芯的折射率为1.47)答案:(1)157 μm,(2)如果上行光信号和下行光信号频率相同,会发生干涉现象。
相互间产生干扰。
5.在双缝干涉实验中,以白光为光源,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。
答案:C6.用单色光做双缝干涉实验,下列说法正确的是A .相邻干涉条纹之间距离相等B .中央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,则屏上条纹间的距离增大D .在实验装置不变的情况下,红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距解析:因为双缝干涉的条纹宽Δx =λdL ,可见条纹宽应是相等的,A 正确,BC 错,又因为λ红>λ蓝,所以Δx 红>Δx 蓝,故D 错.答案:A7.如图所示,用波长为λ的单色光做双缝干涉实验时,设两个狭缝S 1、S 2到屏上某点P 的路程差为d ,则A .距O 点最近的一条暗纹必是d =λ/2B .对屏上某点d =n λ/2(n 为正整数)时,出现暗纹C .距O 点越远的点d 越长,就越容易出现暗条纹D .用各色光在同一条件下实验,波长越短的色光条纹间距越小解析:当路程差d =n λ时出现亮条纹,路程差d =(2n +1)λ/2时出现暗条纹,可见,当n =0时,d =λ/2,所以A 正确。
由Δx =l λ/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,干涉条纹之间的距离越小,故D 正确。
答案:AD8.在利用双缝干涉测定光波波长时,首先调节________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互相平行.当屏上出现了干涉图样后,用测量头上的游标卡尺测出n 条明纹间距离a ,则两条相邻明条纹间的距离Δx =________,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。
S P O答案:光源、滤光片、单缝、双缝1 n a ,毫米刻度尺Δx =dL λ 9.用红光做光的干涉实验时,已知双缝间的距离为0.2×10-3 m ,测得双缝到屏的距离为0.700 m ,分划板中心刻线对齐第一级亮条纹中央时手轮读数为0.200×10-3 m ,第四级亮条纹所在位置为7.470×10-3 m ,求红光的波长.若改用蓝光做实验,其他条件不变,则干涉条纹宽度如何变化?答案:6.922×10-7 m ,变窄。