高中物理第十三章第四節(jié)實驗：用雙縫干涉測量光的波長學(xué)案新人教版選修

1、第十三章 光4.實驗：用雙縫干涉測量光的波長【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件；2、觀察雙縫干涉圖樣；3、測定單色光的波長。【重點難點】1.光的干涉條件的理解2.干涉條紋間距的測量與計算【課前預(yù)習(xí)】1.如圖所示，由幾何關(guān)系可知光程差，當(dāng)兩束光的路程差為波長的整數(shù)倍時才會出現(xiàn)亮條紋，即亮條紋中心的位置為，則兩個相鄰亮條紋或暗條紋的中心間距是，即條紋寬度與l、d、有關(guān)。由以上分析可知：干涉條紋的寬度是指兩亮條紋或兩暗條紋中心線之間的距離。2.觀察光的干涉圖樣時要按課本圖示安裝好，并使光源、單縫和雙縫的中點、遮光筒的軸線共線，單縫與雙縫要相互平行，由雙縫與屏間的距離不變的情況下，雙縫的

2、距離d越大，某一單色光的干涉條紋寬度就越窄；在條件相同的情況下，不同顏色的光的干涉條紋寬度也就不同。3.由于雙縫間距d是已知的，而雙縫到屏的距離l可用米尺來測量，條紋寬度可用測量頭測量，則波長，由此即可測量光的波長。4.測量頭實際上是一個螺旋測微器，測量時應(yīng)使分劃板的中心刻線與亮條紋的中心對齊，記下此時的讀數(shù)，然后使分劃板的中收刻線與另一亮條紋的中心對齊，記下此時的讀數(shù)，為減小實驗誤差可測量n個條紋寬度為a，則兩條相鄰亮條紋的寬度（條紋寬度）?！绢A(yù)習(xí)檢測】1在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋。若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片（只能透過紅光），另一縫前放一綠色濾光片（只

3、能透過綠光），這時（ ）A只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失B紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的雙縫干涉條紋依然存在C任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但在屏上仍有光亮D屏上無任何光亮2用單色光做雙縫干涉實驗，下列說法正確的是（ ）A相鄰干涉條紋之間距離相等B中央明條紋寬度是兩邊明紋寬度的兩倍C屏與雙縫之間距離減小，則屏上條紋間的距離增大D在實驗裝置不變的情況下，紅光的條紋間距小于藍(lán)光的條紋間距3如圖所示，用波長為的單色光做雙縫干涉實驗時，設(shè)兩個狹縫S1、S2到屏上某點P的路程差為d，則（ ）A距O點最近的一條暗紋必是d=/2B對屏上某點d=n/2（n為正整數(shù)）時，出

4、現(xiàn)暗紋C距O點越遠(yuǎn)的點d越長，就越容易出現(xiàn)暗條紋D用各色光在同一條件下實驗，波長越短的色光條紋間距越小【參考答案】【預(yù)習(xí)檢測】1. C 題目中給出的條件是：以白光為光源時，在屏幕上得到了彩色的干涉條紋。若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片（只能透過紅光），另一縫前放一綠色濾光片（只能透過綠光），那么，從雙縫射出的則是頻率不同的紅色光和綠色光，所以不可能產(chǎn)生干涉條紋，故A、D錯；而其他顏色的光不可能透過濾光片，故B亦錯.雖然不能產(chǎn)生干涉條紋，但仍有光照在屏上，故C對。2.A因為雙縫干涉的條紋寬x=，可見條紋寬應(yīng)是相等的，A正確，BC錯，又因為紅藍(lán)，所以x紅x藍(lán)，故D錯.3.A,D當(dāng)路程差d=n時出現(xiàn)

5、亮條紋，路程差d=（2n1）/2時出現(xiàn)暗條紋，可見，當(dāng)n=0時，d=/2，所以A正確。由x=l/d（式中d為兩狹縫間的距離）得，頻率越大的色光，其波長越短，干涉條紋之間的距離越小，故D正確。堂中互動【典題探究】例1如圖所示是實驗裝置示意圖，甲圖是用綠光進行實驗的，光屏上觀察到的條紋情況，a為中央明紋；乙圖為換另一種顏色的單色光進行實驗時觀察到的條紋情況，b為此時中央明條紋，則下列說法正確的是( )A.乙圖可能是用紅光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較長B.乙圖可能是用紫光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較長C.乙圖可能是用紫光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較短D.乙圖可能是用紅光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紅光

6、波長較短解析：在同一實驗裝置下，l、d相同，由x=可知，相鄰兩條亮條紋（或暗條紋）之間的距離x與成正比.由題意知乙中b大于甲中a，所以乙圖所用光的波長要長，而對于可見光紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫，波長依次變短，由此可知可能是紅光而不是紫光.A選項正確.拓展 明確條紋間距公式x=中各物理量的意義，通過實驗觀察和理論總結(jié)理解條紋間距與波長成正比關(guān)系，是解決本題的關(guān)鍵.例2如圖所示是用雙縫干涉測光的波長的實驗設(shè)備示意圖.（1）圖中是光源，是光屏，它們之間的依次是、和.（2）以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離（ ）A.增大和之間的距離B.增大和之間的距離C.將紅色濾光片改為綠色濾光片D.

7、增大雙縫之間的距離解析：在光的干涉測波長的實驗中，光具座上從左向右依次是光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、光屏和測量頭.由x=可知，相鄰兩條紋間距離與雙縫間的距離成反比，應(yīng)減小雙縫之間的距離，D選項錯，增大雙縫到屏之間的距離，B選項正確，增大光的波長，C選項錯誤.例3在用單色光做雙縫干涉實驗中，屏中央（到兩縫距離相等處）是亮條紋，稱為第零級亮條紋，緊靠中央亮紋的暗紋稱為第一級暗紋，那么（ ）A.第三級暗紋到兩縫距離差為波長的1.5倍B.第三級亮紋到兩縫距離差為波長的1.5倍C.第三級亮紋到兩縫距離之差為波長的2倍D.第三級亮紋到兩縫距離差為波長的3倍解析：根據(jù)出現(xiàn)明暗條紋的條件：當(dāng)|S2P-S1P|=n時，在屏上P點出現(xiàn)亮條紋.n=0時