第三節(jié)實驗：用雙縫干涉測量光的波長教案

1、三節(jié)實驗：用雙縫干涉測量光的波長教學目標:（一）知識與技能1、掌握明條紋（或暗條紋）間距的計算公式及推導過程。2、觀察雙縫干涉圖樣，掌握實驗方法。（二）過程與方法培養(yǎng)學生的動手能力和分析處理“故障”的能力。（三）情感、態(tài)度與價值觀體會用宏觀量測量微觀量的方法，對學生進行物理方法的教育。教學重點：雙縫干涉測量光的波長的實驗原理及實驗操作。教學難點：x、L、d、入的準確測量。教學方法：復習提問，理論推導，實驗探究。教學用具：雙縫干涉儀、光具座、光源、學生電源、導線、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭、刻度尺教學過程：（一）復習提問，引入新課提問：在雙縫干涉現(xiàn)象中，明暗條紋出現(xiàn)的位置有何規(guī)

2、律？學生回答：當屏上某點到兩個狹縫的路程差厶=2n，n=0、1、2時，出2現(xiàn)明紋；當4=（2n+1），n=0、1、2時，出現(xiàn)暗紋。2教師：那么條紋間距與波長之間有沒有關系呢？下面我們就來推導一下。（二）新課教學1、實驗原理說明：每條縫的縫款跟兩縫之間的距離d相比可以忽略不計。設兩縫之間的距離為d，縫中心和屏之間的距離為I，條紋寬度為x，光波波長為入，則d、I、x、入之間有什么關系？推導：設PiS=riPiS=r2在P2S上截取PiMhri則S2M=r2ri兩縫之間的距離遠小于縫到屏之間的距離SSM可以看成是直角二2ri=dsin0又Tx=lsin0r2ri=dx/l當波程差為波長的整數(shù)倍時，才

3、能出現(xiàn)亮條紋 dx/l=k入 x=kl入/d當波程差為波長的k倍時出現(xiàn)第k個亮條紋 x=kx根據(jù)得：x=l入/d教師：改變什么條件可以增大相鄰亮條紋之間的距離以便于測量？不同顏色的單色光的干涉條紋會有什么不同？學生：減小兩縫之間的距離，增大縫到屏之間的距離，增大光波波長。在d、l相同的情況下，入越大，x也越大。2、觀察雙縫干涉圖樣(教師指導學生按步驟進行觀察，也可引導學生先設計好步驟，分析研究后再進行，教師可將實驗步驟投影)步驟：(1) 按課本圖i3.32,將光源、單縫、遮光管、毛玻璃屏依次安放在光具座上。(2) 接好光源，打開開關，使燈絲正常發(fā)光；(3) 調節(jié)各器件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光

4、能沿軸線到達光屏；(4) 安裝單縫和雙縫，使雙縫與單縫平行，二者間距約5i0cm.；(5) 在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋。(6) 拿走濾光片，觀察白光的干涉條紋。(教師指導學生分別觀察紅色、紫色等不同顏色的單色光的干涉圖樣，比較不同色光干涉條紋寬度，與課本彩圖13.33對照，得出結論：紅光干涉條紋間距大于紫光干涉條紋間距(注意其他條件相同，進行實驗)。對于同種色光，改變雙縫間距d,得出結論：雙縫間距d越小，條紋間距越大。3、測定單色光的波長(教師指導學生按步驟進行測量，也可引導學生先設計好步驟，分析研究后再進行，教師可將實驗步驟投影)步驟：(1) 安裝測量頭，調節(jié)至可清晰觀察

5、到干涉條紋；(2) 使分劃板中心刻線對齊某條(記為第1條)亮條紋的中央，記下手輪上的讀數(shù)ai,轉動手輪，使分劃板中心刻線移動，當中心刻線與第n條亮紋中央對齊，記下移動的條紋數(shù)n和移動后手輪的讀數(shù)a?，則相鄰兩條紋間的距離a2xn1(3) 用刻度尺測量雙縫到光屏間距離L;(4) 用游標卡尺測量雙縫間距d(這一步也可省去，d在雙縫玻璃上已標出)；(5) 重復測量、計算，求出波長的平均值；(6) 換用不同濾光片，重復實驗。說明：實驗過程中教師要注意指導：(1) 雙縫干涉儀是比較精密的實驗儀器，實驗前教師要指導學生輕拿輕放，不要隨便拆分遮光筒，測量頭等元件，學生若有探索的興趣應在教師指導下進行。(2) 濾光片、單縫、雙縫、目鏡等會粘附灰塵，要指導學生用擦鏡紙輕輕擦拭，不用其他物品擦拭或口吹氣除塵。(3) 指導安裝時，要求學生注意調節(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、雙縫平行且豎直，引導學生分析理由。(4) 光源使用線狀長絲燈泡，調節(jié)時使之與單縫平行且靠近。(5) 實驗中會出現(xiàn)像屏上的光很弱的情況，主要是燈絲、單縫、雙縫、測量頭與遮光筒不共軸線所致；干涉條紋的清晰與否與單縫和雙縫是否平行很有關系。因此(3)(4)兩步要求應在學生實驗中引導他們分析，培養(yǎng)分析問題的能力。（6）實驗過程中學生還會遇到各種類似“故障”，教師要鼓勵他們分析查找原因。（三）課堂小結通過今