實驗：用雙縫干涉測量光的波長 導學案-高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

試卷第=page99頁，共=sectionpages99頁試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁實驗：用雙縫干涉測量光的波長【學習目標】1．了解“雙縫干涉測量光的波長”的實驗原理和實驗器材，進一步理解影響干涉條紋間距的因素。2．觀察干涉圖樣，加深對干涉圖樣的認識和理解。3．通過實驗，學會用光的干涉測定單色光的波長。【學習重難點】1．觀察干涉圖樣，加深對干涉圖樣的認識和理解。2．通過實驗，學會用光的干涉測定單色光的波長?！緦W習過程】一、知識回顧1．產生穩(wěn)定的干涉條紋的條件：__________________________。2．（1）半波長的偶數(shù)倍時出現(xiàn)_____條紋；（2）半波長的奇數(shù)倍時出現(xiàn)_____條紋。3．同樣條件的雙縫實驗，用不同的色光得到的相鄰亮（暗）條紋間的寬度_____。關系式：_______________4．單色光干涉條紋的特點是__________的，__________的。二、新課學習（一）實驗原理1．實驗原理式：_______________。2．公式中各物理量的含義是：l：__________________________。d：__________________________。λ：__________________________。Δx：_________________________。（二）實驗裝置1．認識實驗儀器：寫出儀器中各部分的名稱2．實驗儀器的調節(jié)：①光源、透鏡、遮光筒等應該__________。調節(jié)方法：調節(jié)光源和透鏡的高度，讓兩者和遮光筒等高。在未安裝單縫和雙縫時，能從遮光筒的另一端看到光源。②雙縫應該__________放置。③單縫、雙縫的放置方向應__________。調節(jié)方法：可以通過撥桿來調節(jié)單縫的放置方向。3．觀察白光的干涉圖樣：（1）看不到圖樣或圖樣較暗。原因：______________________________。（2）干涉條紋是斜的。原因：______________________________。（3）條紋不清晰。原因：______________________________。4．觀察紅光和藍光的干涉圖樣：紅光雙縫間距0.18mm紅光雙縫間距0.36mm藍光雙縫間距0.36mm（三）物理量的測量1．??的測量測量方式：雙縫到屏的距離??可以用__________測出。2．????的測量測量頭：測量??個亮條紋間的距離??，則：???__________。注意在測量n個亮條紋的距離時，要朝____________________旋轉測量頭。最后用公式求出光的波長：λ=（四）拓展：其他的測量方法1．__________2．__________3．__________4．__________5．__________【課堂練習】一、單選題1．“用雙縫干涉實驗測量光的波長”的實驗裝置如圖甲所示，某同學通過測量頭的目鏡觀察單色光的干涉圖樣時，發(fā)現(xiàn)分劃板的中心刻線與亮條紋未對齊，如圖乙所示。下列操作中可使中心刻線與亮條紋對齊的是（）A．僅轉動透鏡 B．僅轉動雙縫 C．僅轉動手輪 D．僅轉動測量頭2．下列關于雙縫干涉實驗的說法中正確的是（）A．單縫的作用是獲得頻率保持不變的相干光源B．用紅光和綠光分別做雙縫干涉實驗（λ紅>λ綠），綠光干涉圖樣的條紋間距比紅光大C．雙縫的作用是獲得兩個振動情況相同的相干光源D．在光屏上能看到光的干涉圖樣，但在雙縫與光屏之間的空間卻沒有干涉發(fā)生3．如圖所示是一雙縫干涉實驗裝置的示意圖,其中S為單縫,S1、S2為雙縫,P為光屏．實驗時用白光從左邊照射單縫S,可在光屏P上觀察到彩色的干涉條紋．現(xiàn)在S1、S2的左邊分別加上紅色和藍色濾光片,則在光屏P上可觀察到（）A．紅光和藍光兩套干涉條紋B．紅、藍相間的條紋C．兩種色光相疊加,但不出現(xiàn)干涉條紋D．屏的上部為紅光,下部為藍光,不發(fā)生疊加4．如圖甲所示為雙縫干涉的實驗裝置，光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片，然后通過單縫和雙縫，在光屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋如圖乙所示，屏上P、P1、P2處依次排列著明條紋，Q1、Q2處出現(xiàn)暗條紋，P到S1、S2的距離相等。若遮光筒內裝滿水，其它條件不變，則光屏上（）A．不再出現(xiàn)明暗相間的條紋 B．P處可能出現(xiàn)暗條紋C．P1處一定為明條紋 D．明暗相間的條紋間距變小5．如圖所示為一雙縫干涉實驗的裝置圖，其中光源為白熾燈泡，實驗時，接通電源使光源正常發(fā)光；調整光路，使得從目鏡中可以觀察到清晰的干涉條紋。關于該實驗，下列說法正確的是（）A．若取下濾光片，光屏上將出現(xiàn)彩色的干涉條紋B．將單縫向右平移一小段距離，光屏上相鄰兩條亮條紋中心的距離減小C．將雙縫間的距離增大，光屏上相鄰兩條暗條紋中心的距離增大D．將紅色濾光片換成綠色濾光片，光屏上相鄰兩條暗條紋中心的距離增大二、實驗題6．在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，裝置如圖所示。雙縫間的距離d=3mm。若測定紅光的波長，選用紅色的濾光片，實驗中測得雙縫與屏之間的距離為0.70m，通過測量頭（與螺旋測微器原理相似，手輪轉動一周，分劃板前進或后退0.500mm）觀察第1條亮條紋的讀數(shù)為0.004mm；觀察第5條亮條紋的位置如圖所示，其讀數(shù)為___________mm。則可求出相鄰條紋間距=___________mm，紅光的波長=___________m（計算結果保留三位有效數(shù)字）。7．某同學在用如圖所示實驗裝置測量光的波長的實驗中，已知雙縫間的間距為0.3mm，以某種單色光照射雙縫時，在離雙縫1.2m遠的屏上，用測量頭測量條紋間的寬度：先將測量頭的分劃板中心刻線與某亮條紋中心對齊，將該亮條紋定為第1條亮條紋，此時手輪上的示數(shù)x1如圖甲所示；然后同方向轉動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮條紋中心對齊，此時手輪上的示數(shù)x6如圖乙所示為15.375mm。（1）x1=________mm，相鄰亮條紋間的寬度為________mm（結果保留3位小數(shù)）。（2）根據(jù)以上實驗，測得光的波長是________m（結果保留2位有效數(shù)字）。（3）該雙縫干涉實驗中，下列說法正確的是()A．減小雙縫間的距離，干涉條紋間的距離減小B．增大雙縫到屏的距離，干涉條紋間的距離增大C．增大單縫到雙縫的距離，干涉條紋間的距離增大D．將綠光換為紫光，干涉條紋間的距離增大8．用雙縫干涉測量光的波長實驗裝置如圖甲所示，將雙縫干涉實驗儀器按要求安裝在光具座上。（1）某同學通過測量頭的目鏡觀察單色光的干涉圖樣時，發(fā)現(xiàn)里面的亮條紋與分劃板豎線未對齊，如圖乙所示。若要使兩者對齊，該同學應如何調節(jié)____________。A．僅左右轉動透鏡B．僅旋轉單縫C．僅旋轉雙縫D．僅旋轉測量頭（2）該同學正確操作后，在目鏡中看到如圖丙a所示的干涉條紋，A條紋中心線對應的測量頭標尺如圖丙b所示，其讀數(shù)是____________mm；B條紋中心線對應的測量頭標尺讀數(shù)為13.460mm，則相鄰兩亮條紋的間距是____________mm（結果保留四位有效數(shù)字）。（3）已知上述裝置中雙縫的間距是0.30mm、雙縫和光屏之間的距離是900mm，則單色光的波長為____________m（結果保留三位有效數(shù)字）。9．小組同學利用雙縫干涉原理來測定光的波長。實驗中取雙縫間距，雙縫到光屏間距離，用某種單色光照射雙縫得到干涉圖樣如圖乙所示，分劃板在圖中A、B位置時游標卡尺讀數(shù)分別如圖丙、丁所示，則游標卡尺的讀數(shù)分別為___________、___________，該單色光的波長為___________m（計算結果保留三位有效數(shù)字）。10．在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，已知雙縫間距d=0.20mm，像屏與雙縫屏間距L=700mm。（1）圖中的a、b、c三個位置對應的器材為___________A．a是濾光片，b是單縫，c是雙縫B．a是單縫，b是濾光片，c是雙縫C．a是雙縫，b是濾光片，c是單縫（2）已知測量頭是50分格的游標卡尺。某同學調整手輪后，從測量頭的目鏡看去，像屏上出現(xiàn)的干涉條紋如圖a所示，其中數(shù)字是該同學給各亮紋的編號，此時圖b中游標尺上的讀數(shù)x1=11.16mm；接著再轉動手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖c所示，此時圖d中游標尺上的讀數(shù)x2=____________mm；（3）利用題目中的已知量和上述測量結果，可計算出這種色光的波長=__________nm。11．（1）現(xiàn)用如圖所示雙縫干涉實驗裝置來測量光的波長。①在組裝儀器時單縫和雙縫應該相互______放置。（選填“垂直”或“平行”）；②已知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同學調整手輪使測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，并將該亮紋定為第1條亮紋，此時測量頭上游標卡尺的讀數(shù)為1.16mm；接著再同方向轉動手輪，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，此時測量頭上游標卡尺的示數(shù)如圖所示，則讀數(shù)為______mm。已知雙縫間距d=2.00×10-4m，測得雙縫到毛玻璃屏的距離L=0.800m，所測光的波長λ=______nm。（保留3位有效數(shù)字）；③為減小誤差，該實驗并未直接測量相鄰亮條紋間的距離?x，而是先測量n個條紋的間距再求出?x。下列實驗采用了類似方法的有______。A．《探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律》的實驗中合力的測量B．《探究彈簧彈力與形變量的關系》的實驗中彈簧的形變量的測量C．《用單擺測重力加速度》的實驗中單擺的周期的測量D．《用油膜法估測油酸分子的大小》的實驗中1滴油酸酒精溶液體積的測量10/10參考答案：1．D2．C3．C4．D5．A6．

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