4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 教案（表格式）

实验：用双缝干涉测量光的波长 教学目标 1. 通过杨氏双缝干涉实验的结论求解不同频率色光的波长； 2．通过公式，求出，清楚公式中各物理参数的意义； 3.通过实验进行探究或验证，对物体双缝干涉加深理解； 教学重点： 1. 实验中各参数的物理意义、通过游标卡尺或螺旋测微器测量条纹间距。 教学难点： 1. 实验数据分析。 教学过程 一、【进行新课】 探究点一、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。 实验：光源发出的光经滤光片（装在单缝前）成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹，并由 λ ＝ x 计算出光的波长。透镜的作用是使射向单缝的光更集中。 组装实验仪器： 探究点二、物理量的测量 实验：根据 λ ＝ x可知，本实验需要测量的物理量是双 缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 x（双缝间的距离 d 已知）。具体操作如下。l 的测量 双缝到屏的距离 l 可以用刻度尺测出。 x 的测量 相邻两条亮条纹间的距离 x 需用测量头测出。测量头通常有两（图 ），但都由分划板、目镜、手轮等构成。转动手轮，分划板会左右移动。 测量头 测量时，应使分划板的中心刻线与条纹的中心对齐（图 ），记下此时手轮上的读数。然后转动测量头，使分划板中心刻线与另一条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数。两次读数之差表示这两个条纹间的距离 x。 为了减小测量误差，可测多个亮条纹间的距离，再求出相邻两个条纹间的距离。例如，可测出 n 个亮条纹间的距离 a，再求出相邻两个亮条纹间的距离 x ＝。 分划板中心刻线 探究点三、进行实验 实验前先取下双缝，打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮。然后放好单缝和双缝。注意使单缝与双缝相互平行，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上。 做好以上调整后，在单缝与光源之间放上滤光片就可以观察到单色光的双缝干涉图样（图 ）。测量双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 x。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。 不同双缝、不同色光的双缝干涉条纹 探究点四、数据分析 设计表格记录实验数据。d 是已知的，l 和 n 个亮条纹间的距离 a 是直接测量值。由 x ＝可以求出相邻两个亮条纹间的距离Δx。最后，根据 λ ＝ x算出波长。 注意事项： 1．单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的中心轴线上，双缝到单缝的距离应相等． 2．测双缝到屏的距离l时，用毫米刻度尺多次测量取平均值． 3．测条纹间距Δx时，采用累积法，即用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻的两条亮条纹间的距离Δx＝. 课堂总结 随堂练习 例1、(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，下列说法中正确的是(　 　) A．实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝 B．将滤光片由紫色换成红色，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，误将5个条纹间距数成6个，波长测量值偏大 【答案】：A、B 【解析】：滤光片的作用是使入射光变成单色光，单缝的作用是使入射光变成线光源，双缝的作用是形成相干光源，其排列顺序是滤光片、单缝、双缝，故A正确；将滤光片由紫色换成红色，透过的单色光波长λ变长，根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ知，干涉条纹间距Δx变宽，故B正确；将单缝向双缝移动一小段距离，由Δx＝λ可知，干涉条纹间距与此距离无关，故干涉条纹间距不变，故C错误；测量过程中，误将5个条纹间距数成6个，导致Δx变小，则波长测量值偏小， ... ...