2015-2016學(xué)年高中物理第五章光的波動(dòng)性第2節(jié)《實(shí)驗(yàn)探究：用雙縫干涉測(cè)光的波長》教案教

1、、實(shí)驗(yàn)探究：用雙縫干涉測(cè)光的波長實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪秒p縫干涉產(chǎn)生的條紋測(cè)綠光的波長重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：利用雙縫干涉產(chǎn)生的條紋測(cè)綠光的波長難點(diǎn)：J2515型雙縫干涉儀的調(diào)節(jié)與使用，觀察到雙縫干涉現(xiàn)象并測(cè)量光的波長 設(shè)計(jì)思想通過上一節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生初步了解了雙縫干涉的現(xiàn)象和相關(guān)變化規(guī)律，通過本節(jié)課的操作和觀察，可以進(jìn)一步地了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件，觀察白光及單色光的干涉圖樣，并測(cè)定單色光的波長。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中，通過了解每個(gè)實(shí)驗(yàn)元件的作用， 學(xué)會(huì)科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)方案的思維方法，并促進(jìn)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用能力的提高，并培養(yǎng)學(xué)生精益求精、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和作風(fēng)，讓學(xué)生體驗(yàn)探究科學(xué)的艱辛與 喜悅。v J

2、實(shí)驗(yàn)器材J2515型雙縫干涉儀、電源（交流12V）、燈泡（12V、1524W單絲）、凸透鏡（f=5cm）、 光具座等教學(xué)設(shè)計(jì)【課堂引入】問題：光的雙縫干涉的現(xiàn)象是怎樣的？干涉條紋的寬度和間距哪些因素有關(guān)？追問：能否利用光的雙縫干涉的條紋測(cè)量光的波長？如何測(cè)量？【課堂學(xué)習(xí)】學(xué)習(xí)活動(dòng)一：介紹J2515型雙縫干涉儀的結(jié)構(gòu)和使用方法問題1：J2515型雙縫干涉儀的主要結(jié)構(gòu)是怎樣的？各有什么作用？結(jié)構(gòu)：濾色片（含片座）、單狹縫（含縫座）、單縫管、撥桿、遮光管、接長管、測(cè)量頭、 游標(biāo)尺（50分度）、滑塊、手輪、目鏡、分劃板、半圓形支架環(huán)（兩個(gè)）A圖一 i雙縫干涉儀（拆分實(shí)驗(yàn)器材，邊講解邊組裝，在認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)的

3、同時(shí)，也了解儀器各部分的作用， 并學(xué)會(huì)組裝實(shí)驗(yàn)器材）（詳見書P83右側(cè)注釋） 問題2:J2515型雙縫干涉儀該如何調(diào)節(jié)和使用？1、把直徑約10cm、長約1m的遮光筒水平放在光具座上的半圓形支架環(huán)上，使其軸線 與光具座的導(dǎo)軌基本平行；另一端裝上毛玻璃屏，在筒的觀察端裝上測(cè)量頭。2、打開光源，調(diào)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， 然后放好單縫和雙縫。單縫和雙縫間的距離約為5cm10cm使縫相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上。適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)撥桿，使雙縫與單縫平行； 這時(shí)在屏上就會(huì)看到白光的雙縫干涉圖樣（如圖一2）。光源濾光片單縫雙縫 遮光筒圖一 2 白光的雙縫干涉圖樣33、在單

4、縫和光源間放上濾光片就可見到單色光的雙縫干涉圖樣（如圖一3）。I可以用米尺測(cè)出，相鄰兩條亮（暗）雙縫間的距離d是已知的，雙縫到屏的距離紋間的距離X用測(cè)量頭（如圖一4）測(cè)出。圖一 5等構(gòu)成，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，分劃板會(huì)左右移動(dòng)。測(cè)量頭圖分劃板、目鏡、安裝測(cè)量頭時(shí)，要卸下觀察筒，換上測(cè)量頭。調(diào)節(jié)目鏡，在視場(chǎng)中出現(xiàn)清晰的干涉條紋及分劃板上的刻線。測(cè)量時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線平行于干涉條紋并對(duì)齊條紋的中心（如圖 5）,記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差就表示這兩條條紋間的距離。d x測(cè)出 n可計(jì)算出光的波長。I換用不同顏色的濾光片， 觀察干涉條紋間的距離有什么變化，并根據(jù)公式d x I可計(jì)算出相應(yīng)的波條

5、亮（暗）紋間的距離 a，就可以求出相鄰兩條亮（暗）紋間的距離Ax = J。根據(jù)公式長。n 1問題3：為什么不直接測(cè)量 x，而要測(cè)量n條條紋間距? 實(shí)驗(yàn)記錄與分析：參考數(shù)據(jù)I=(600+100)mm2mm，d=0.250二0.003mrO或0.200二0.003mm，紅=6600 - 100埃，綠=5350 - 100埃;次序d(mi(mX(mn宀(mI n1參考表格:45123結(jié)論:實(shí)驗(yàn)原理: 實(shí)驗(yàn)器材:實(shí)驗(yàn)步驟:實(shí)驗(yàn)記錄:誤差分析:【課堂反饋】1在用雙縫干涉測(cè)光的波長的實(shí)驗(yàn)中，光源與屏之間應(yīng)依次放置（）A單縫、濾光片、雙縫B濾光片、單縫、雙縫C濾光片、雙縫、單縫D雙縫、單縫、濾光片2雙縫干涉

6、實(shí)驗(yàn)裝置中， 雙縫間距為d,雙縫到光屏間距為L,調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置使光屏上見到 清晰的干涉條紋。關(guān)于干涉條紋及改變條件后其變化情況，下列說法中正確的是（）【實(shí)驗(yàn)報(bào)告設(shè)計(jì)】實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)探究：用雙縫干涉測(cè)光的波長6A屏上所有亮線都是雙縫出來的兩列光波的波峰與波峰疊加形成的，而所有暗線都是波谷與波谷疊加形成的B若將屏向右或向左平衡一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋C若將雙縫間距離d變小，則光屏上相鄰的明條紋間距變小D若改用頻率較大單色光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在其它條件不變的情況下，光屏上相鄰的暗條紋間距變小3用白光照射雙縫出現(xiàn)彩色條紋，為什么中央是一條白色的亮條紋？各彩色條紋中的彩色 是如何排列的？ 參考答案:1、

7、B 2、BD 3、因?yàn)楦鞣N色光在中央處疊加后都會(huì)出現(xiàn)明條紋，相互疊加后就呈現(xiàn)白色亮紋。各彩色條紋從中間向兩邊都由紫到紅?！菊n后測(cè)評(píng)】1激光散斑測(cè)速是一種嶄新的測(cè)速技術(shù)，它應(yīng)用了光的干涉原理。用二次曝光照相所獲得的“散斑對(duì)”相當(dāng)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中的雙縫，待測(cè)物體的速度V 與二次曝光時(shí)間間隔.譏的乘積等于雙縫間距。實(shí)驗(yàn)中可測(cè)得二次曝光時(shí)間間隔.譏、雙縫到屏之距離I以及相鄰兩條亮紋間距X。若所用激光波長為，則該實(shí)驗(yàn)確定物體運(yùn)動(dòng)速度的表達(dá)式是（）L：tLX2用綠光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)， 在光屏上呈現(xiàn)出綠、 暗相間的條紋， 相鄰兩條綠條紋間的距離 為x。下列說法中正確的有（）A.如果增大單縫到雙縫間的距離，x將增大B.如果增大雙縫之間的距離，x將增大C.如果增大雙縫到光屏之間的距離，x將增大D.如果減小雙縫的每條縫的寬度，而不改變雙縫間的距離，x將增大3波長為5890埃的黃光照在一雙縫上，在距雙縫為1米的觀察屏上，測(cè)得20個(gè)亮條紋的間距共寬2.4厘米，雙縫間的距離為。4.某同學(xué)在用雙縫干涉測(cè)光的波長的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置 如右圖所示。使用的雙縫的間距為0.025cm。實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先調(diào)節(jié)和的中心位于遮光筒的中心軸線上，并使 _ 豎直且互相平行。當(dāng)屏上出現(xiàn)了干涉圖樣后，通過測(cè)量頭（與螺旋測(cè)微器原理相似，手輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周， 分劃板前進(jìn)或后退0.500mm）觀察