《實驗：用雙縫干涉測光的波長》教學案1.doc

實驗 用雙縫干涉測光的波長教案一、 考情分析考試大綱考綱解讀實驗十五 用雙縫干涉測光的波長二、考點知識梳理 實驗目的：. 明確實驗器材的構成及其作用.觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣.測定單色光的波長.實驗原理：圖、光源發(fā)出的光經濾光片成為單色光，單色光通過單縫后，經雙縫產生穩(wěn)定的干涉圖樣，干涉條紋可從屏上觀察到.圖樣中相鄰兩條亮(暗)紋間的距離與雙縫間的距離、雙縫到屏的距離、單色光的波長之間滿足 .通過測量、就可計算出光的波長.、雙縫間的距離是已知的，雙縫到屏的距離可以用測出，相鄰兩條亮（暗）紋間的距離用（如圖實）測出.測量頭由、等構成.轉動手輪，分劃板會左右移動.測量時，應使分劃板中心刻線對齊條紋的（如圖實），記下此時手輪上的讀數.圖轉動測量頭，使分劃板中心刻線對齊另一條紋的中心，記下此時手輪上的讀數.兩次讀數就表示這兩條條紋間的距離.實驗器材：雙縫干涉儀、米尺、測量頭.三、考點知識解讀剖析：（一）、實驗步驟：、觀察雙縫干涉圖樣：如圖實所示，把直徑約、長約的遮光簡水平放在光具座上，筒的一端裝有雙縫，另一端裝有毛玻璃屏. 圖取下雙縫，打開光源，調節(jié)光源的高度，使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮.放好單縫和雙縫，單縫和雙縫間的距離約為 ，使縫相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上，這時在屏上就會看到白光的雙縫干涉圖樣. 在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的雙縫干涉圖樣.分別改變?yōu)V光片和雙縫，觀察干涉圖樣的變化.測定單色光的波長： 已知雙縫間的距離，用米尺測出雙縫到屏的距離，用測量頭測出相鄰兩條亮(暗)紋間的距離，由，算單色光的波長.為了減小誤差，可測出條亮紋(暗)紋間的距離，則可以求出相鄰兩條亮（暗）紋間的距離.例如，轉動測量頭上的手輪，把分劃板上的刻線對準視場左邊的某一亮條紋（記下讀數），把分劃板向右移動，使之對齊第條亮條紋（記下讀數），則 .圖換用不同顏色的濾光片，觀察干涉條紋間距的變化，并求出相應色光的波長.（二）、注意事項：單縫雙縫應相互平行，其中心位于遮光筒的軸線上，雙縫到單縫的距離應相等.測雙縫到屏的距離，可用米尺測多次取平均值.測條紋間距時，用測量頭測出條亮（暗）紋間的距離，求出相鄰的兩條明（暗）紋間的距離 .雙縫干涉儀是比較精密的儀器，應輕拿輕放，不要隨便拆解遮光筒，測量頭等元件。.濾光片、單縫、雙縫、目鏡等如有灰塵，應用擦鏡紙或干凈軟片輕輕擦去。.安裝時，注意調節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行。.光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近。.調節(jié)的基本依據是：照在像屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測量頭與遮光筒不共軸線所致，干涉條紋不清晰一般主要原因是單縫與雙縫不平行所致，故應正確調節(jié)。（三）、數據處理方法單色光波長的求解：范例：用某種單色光做雙縫干涉實驗時，已知雙縫間距離的大小恰好是圖實中游標卡尺的讀數，雙縫到毛玻璃屏間的距離的大小也由圖實中毫米刻度尺讀出.實驗時先移動測量頭上的手輪，把分化線對準靠近最左邊的一條明條紋（如圖實所示），并記下螺旋測微器的讀數（如圖實所示），然后轉動手輪，把分劃線向右邊移動，直到對準第條明條紋并記下螺旋測微器的讀數（如圖實所示），試由以上測量數據求該單色光的波長. 圖圖圖圖圖 由圖實讀得所用雙縫間距.圖實中雙縫的位置，毛玻璃屏的位置，則雙縫到屏的間距.圖簡譜和圖中手輪的初始讀數為，轉動手輪，分劃板中心刻線移動到第條線時手輪讀數，則相鄰亮條紋間的距離 .（四）、誤差來源及分析.光波的波長很小，、的測量對波長的影響很大.在測量時，一般用毫米刻度尺，而測量時，用千分尺.多次測量求平均值減小偶然誤差.例題 現有毛玻璃屏、雙縫、白光光源、單縫和透紅光的濾光片等光學元件，要把它們放在圖實所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長.遮光筒將白光光源放在光具座最左端，依次放置其他光學元件，由左至右，表示各光學元件的字母排列順序應為、.圖本實驗的步驟有：取下遮光筒左側的元件，調節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；按合理順序在光具座上放置各光學元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；用米尺測量雙縫到屏的距離；用測量頭（其讀數方法同螺旋測微器）測量數條亮紋間的距離.在操作步驟時還應注意和.圖 圖將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對齊，將該亮紋定為第條亮紋，此時手輪上的示數如圖實所示.然后同方向轉動測量頭，使分劃板中心刻線與第條亮紋中心對齊，記下此時圖實中手輪上的示數，求得相鄰亮紋的間距為.已知雙縫間距為，測得雙縫到屏的距離為，由計算式，求得所測紅光波長為.【思路點撥】濾光片是從白光中選出單色紅光，單縫屏是獲取點光源，雙縫屏是獲得相干光源，最后成像在毛玻璃屏.所以排列順序為：、.在操作步驟時應注意的事項有：放置單縫、雙縫時，必須使縫平行；單縫、雙縫間的距離大約為；要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一軸線上.螺旋測微器的讀數應該：先讀整數刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可動刻度，讀數為.圖中讀數為，所以相鄰條紋間距：由條紋間距公式得：，代入數值得：.【變式訓練】在用雙縫干涉測光的波長實驗中，將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上（如圖實 ），并選用縫間距的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離。然后，接通電源使光源正常工作。圖 已知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有分度。某同學調整手輪后，從測量頭的目鏡看去，第次映入眼簾的干涉條紋如圖（）所示，圖（）中的數字是該同學給各暗紋的編號，此時圖（）中游標尺上的讀數；接著再轉動手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖（）所示，此時圖（）中游標尺上的讀數 ； 利用上述測量結果，經計算可得兩個相鄰明紋（或暗紋）間的距離 ；這種色光的波長 。解析：由游標卡尺的讀數規(guī)則可知；圖（）中暗紋與圖（）中暗紋間的間隔為個，故（ ）()；由可知。四、考能訓練 基礎達標 .在做雙縫干涉實驗時，若在雙縫后各放置一個偏振片，當兩個偏振片的透振方向相互垂直時( )光屏上仍有干涉條紋，但亮條紋的亮度減小光屏上仍有干涉條紋，但亮條紋的亮度增大干涉條紋消失，但仍有光照射到光屏上干涉條紋消失，光屏上一片黑暗.關于雙縫干涉測光的波長實驗，下列說法正確的是( )濾光片放在單縫與雙縫之間測量時，分劃板刻線豎直放置從第條到第條亮紋中央距離為，則相鄰亮條紋間距為換用不同濾光片后應調節(jié)單、雙縫間距才能看到干涉條紋.用單色光做雙縫干涉實驗，下列說法正確的是（ ）相鄰干涉條紋之間距離相等中央明條紋寬度是兩邊明紋寬度的兩倍屏與雙縫之間距離減小，則屏上條紋間的距離增大在實驗裝置不變的情況下，紅光的條紋間距小于藍光的條紋間距.某同學在做雙縫干涉實驗時，按要求安裝好實驗裝置，在光屏上卻觀察不到干涉圖樣，這可能是因為( )光源發(fā)出的光束太強單縫與雙縫不平行沒有安裝濾光片光束的中央軸線與遮光筒的軸線不一致，相差較大.如圖實所示，在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，光具座上放置的光學元件依次為光源、遮光筒、光屏.對于某種單色光，為增加相鄰亮紋（暗紋）間的距離，可采取或的方法.圖.在用雙縫干涉測光的波長的實驗中，準備了下列儀器： 白熾燈 雙窄縫片 單窄縫片 濾光片 毛玻璃光屏（）把以上儀器安裝在光具座上，自光源起合理的順序是（填字母）（）在某次實驗中，用某種單色光通過雙縫在光屏上得到明暗相間的干涉條紋，其中亮紋、的位置利用測量頭上的分劃板確定，如圖所示.其中表示紋位置（圖實）的手輪讀數為，紋位置（圖實）的手輪讀數為.圖圖（）如果上述實驗中雙縫與光屏間距為，所用的雙窄縫片是相距規(guī)格的雙窄縫片，則實驗中所用單色光的波長為.（結果保留位有效數字）.如圖實所示,某同學在做“用雙縫干涉測光的波長”實驗時，第一次分劃板中心刻度線對齊條紋中心時(圖),游標卡尺的示數為 ,第二次分劃板中心刻度線對齊條紋中心時(圖),游標卡尺的示數如圖所示,已知雙縫間距離為 ,從雙縫到屏的距離為 .則圖中游標卡尺的示數為 ,所測光波的波長為.圖. ()如圖實所示,在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中,光具座上放置的光學元件依次為光源、 、 、 、遮光筒、光屏.對于某種單色光，為增加相鄰亮紋（暗紋）間的距離，可采取 或 的方法。圖.用雙縫干涉測光的波長.實驗裝置如圖實所示，已知單縫與雙縫間的距離，雙縫與屏的距離，雙縫間距.用測量頭來測量亮紋中心的距離.測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構成，轉動手輪，使分劃板左右移動，讓分劃板的中心刻線對準亮紋的中心（如圖實所示），記下此時手輪上的讀數，轉動測量頭，使分劃板中心刻線對準另一條亮紋的中心，記下此時手輪上的讀數.（）分劃板的中心刻線分別對準第條和第條亮紋的中心時，手輪上的讀數如圖實所示，則對準第條時讀數、對準第條時讀數（）寫出計算波長的表達式，（用符號表示），光源濾光片單縫雙縫遮光筒屏圖圖圖第條時讀數第條時讀數.在用雙縫干涉測光的波長的實驗中：已知雙縫到光屏之間的距離是，雙縫之間的距離是，單縫到雙縫之間的距離是，某同學在用測量頭測量時，先將測量頭目鏡中中看到的分劃板中心刻線對準某條亮紋（記作第條）的中心，這時手輪上的示數如圖實左圖所示。然后他轉動測量頭，使分劃板中心刻線對準第條亮紋的中心，這時手輪上的示數如圖實右圖所示。這兩次示數依次為和。由此可以計算出這次實驗中所測得的單色光的波長為。 圖一下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離 增大單縫和雙縫之間的距離增大雙縫和光屏之間的距離將紅色濾光片改為綠色濾光片增大雙縫之間的距離圖.（年上海物理）如圖實為雙縫干涉的實驗示意圖，若要使干涉條紋的間距變大可改用長更（填長、短）的單色光，或是使雙縫與光屏間的距離（填增大、減?。?。五、寬乘高（年北京卷）（）在用雙縫干涉測光的波長實驗中，將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上（如圖），并選用縫間距的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離。然后，接通電源使光源正常工作。 已知測量頭主尺的最