高中物理 第十三章 4實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)教案 新人教版選修3-4

1、實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)(一)目的了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件；觀察雙縫干涉圖樣；測(cè)定單色光的波長(zhǎng)。(二)原理?yè)?jù)雙縫干涉條紋間距得，波長(zhǎng)。已知雙縫間距d，再測(cè)出雙縫到屏的距離L和條紋間距x，就可以求得光波的波長(zhǎng)。(三)器材實(shí)驗(yàn)裝置采用雙縫干涉儀，它由各部分光學(xué)元件在光具座上組成，如圖實(shí)1所示，各部分元件包括光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、光屏。光源濾光片單縫雙縫遮光筒屏圖實(shí)1(四)步驟1.將光源和遮光筒安裝在光具座上,調(diào)整光源的位置,使光源發(fā)出的光能平行地進(jìn)入遮光筒并照亮光屏.2.放置單縫和雙縫,使縫相互平行,調(diào)整各部件的間距,觀察白光的雙縫干涉圖樣.3.在光源和單縫間放置濾光片,使單

2、一顏色的光通過(guò)后觀察單色光的雙縫干涉圖樣.4.用米尺測(cè)出雙縫到光屏的距離L,用測(cè)量頭測(cè)出相鄰的兩條亮(或暗)條紋間的距離x.5.利用表達(dá)式,求單色光的波長(zhǎng).6.換用不同顏色的濾光片,觀察干涉圖樣的異同,并求出相應(yīng)的波長(zhǎng).(五)注意事項(xiàng)1.放置單縫和雙縫時(shí),必須使縫平行,并且雙縫和單縫間的距離約為510cm.2.要保證光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒和光屏的中心在同一條軸線上。3.測(cè)量頭的中心刻線要對(duì)應(yīng)著亮(或暗)條紋的中心.圖實(shí) 24.為減小實(shí)驗(yàn)誤差,先測(cè)出n條亮(或暗)條紋中心間的距離a,則相鄰兩條亮(或暗)條紋間的距離.(六)例題例1.（1）如圖實(shí)2所示，在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，

3、光具座上放置的光學(xué)元件依次為光源、_、_、_、遮光筒、光屏。對(duì)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。（2）如果將燈泡換成激光光源，該實(shí)驗(yàn)照樣可以完成，這時(shí)可以去掉的部件是 （填數(shù)字代號(hào)）；（3）轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭的手輪，使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)第1條亮紋，讀下手輪的讀數(shù)如圖實(shí)3所示。繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)第10條亮紋，讀下手輪的讀數(shù)如圖實(shí)4所示。則：條紋的間距是 mm ；圖實(shí)3圖實(shí)4（4）如果已經(jīng)量得雙縫的間距是0.30mm 、雙縫和光屏之間的距離是900mm ，則待測(cè)光的波長(zhǎng)是 m （取三位有效數(shù)字）。第（1）問(wèn)是考查基本常識(shí)。濾光片、單縫、雙縫。第（2）問(wèn)則在教

4、材的基礎(chǔ)上有所深化。濾光片是為了產(chǎn)生單色光，單縫是為了產(chǎn)生相同頻率的光射向雙縫，雙縫將一束單色光分為兩束頻率相同的相干光束，它們的設(shè)置都是為了滿足干涉的條件。而激光本身已經(jīng)具備很好的相干性，所以這兩個(gè)部件的設(shè)置就都沒(méi)有必要了。第（3）問(wèn)考螺旋測(cè)微器的讀數(shù)，第一個(gè)是0.045mm ，第二個(gè)是14.535mm ，它們的差值是14.490mm ，中間跨越了101 = 9個(gè)條紋間距，所以條紋間距是 第（4）考本實(shí)驗(yàn)的原理(七)習(xí)題1.在光的干涉實(shí)驗(yàn)中，如果兩條狹縫間的距離增加一倍，光的波長(zhǎng)減半，則相鄰兩暗條紋間的距離是原來(lái)的（ ）A.4倍 B.0.5倍C.0.25倍 D.不變2.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用黃

5、光得到一個(gè)干涉圖樣，若要使其干涉條紋間的距離變寬，可以采取的辦法是（ ）A.換用綠色的濾光片B.換用紅色的濾光片C.使光源發(fā)出的光更強(qiáng)一些D.使光屏向雙縫靠攏一些3.某同學(xué)按實(shí)驗(yàn)裝置安裝好儀器后，觀察光的干涉現(xiàn)象，獲得成功.若他在此基礎(chǔ)上對(duì)儀器的安裝作如下改動(dòng)，但還能使實(shí)驗(yàn)成功的是（ ）A.將遮光筒內(nèi)的光屏向靠近雙縫的方向移動(dòng)少許，其他不動(dòng)B.將濾光片移至單縫和雙縫之間，其他不動(dòng)C.將單縫向雙縫移動(dòng)少許，其他不動(dòng)D.將單縫與雙縫的位置互換，其他不動(dòng)4.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,用白熾燈做光源在屏上出現(xiàn)了彩色干涉條紋,若用紅色和綠色玻璃片各擋住一條縫,則屏上會(huì)出現(xiàn)( ) A.紅色干涉條紋 B. 綠色干涉

6、條紋 C. 紅綠相間的干涉條紋 D.無(wú)干涉條紋5.分別以紅光和紫光先后用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn),在屏上得到相鄰的明條紋的距離分別為x1和x2,則( )A. x1x2C.若雙縫間距離d減小,而其他條件保持不變,則 x1增大D. 若雙縫間距離d減小,而其他條件保持不變,則 x1不變6雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖實(shí) 5所示，紅光通過(guò)單縫S后，投射到具有雙縫的擋板上，雙縫S1和S2與單縫S的距離相等，光通過(guò)雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋。則下列說(shuō)法正確的是（ ）A若只減小兩條狹縫S1、S2之間的距離，條紋間距將增大B若只減小兩條狹縫與屏之間的距離，條紋間距將增大C若只在兩條狹縫與屏之間插入一塊與屏平行

7、的平板玻璃磚，條紋間距將增大D若只把用紅光照射改為用綠光照射，條紋間距將增大屏PP1S1S2S圖實(shí) 57.利用圖實(shí) 6中裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象時(shí)，有下面幾種說(shuō)法,其中正確的是( )白熾燈濾光片單縫雙縫遮光筒屏圖實(shí) 6A.將屏移近雙縫，干涉條紋間距變窄B.將濾光片由藍(lán)色的換成紅色的，干涉條紋間距變寬C.將單縫向雙縫移動(dòng)一小段距離后，干涉條紋間距變寬D.換一個(gè)兩縫之間距離較大的雙縫，干涉條紋間距變窄E.去掉濾光片后，干涉現(xiàn)象消失04045350mm圖 78.某同學(xué)利用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定紅光的波長(zhǎng)，已知雙縫間距d= 0.20mm，雙縫到屏的距離L=700mm，將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某一亮條紋的中

8、心對(duì)齊，并將該條紋記為第一亮條紋，其示數(shù)如圖實(shí) 7所示，此時(shí)的示數(shù)為 mm。然后轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線與第五亮條紋的中心對(duì)齊，測(cè)出第五亮條紋與第一亮條紋的中心線間距離為9.240mm。由以上數(shù)據(jù)可求得該紅光的波長(zhǎng)為 m（保留兩位有效數(shù)字）。 單縫雙縫遮光筒屏光源濾光片圖實(shí) 89.某同學(xué)在測(cè)定光波的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖實(shí) 8所示。使用的雙縫間距為0.025cm。實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先調(diào)節(jié) 和 的中心使之位于遮光筒的中心軸線上，并使 和 豎直且互相平行。當(dāng)屏上出現(xiàn)了干涉圖樣后，通過(guò)測(cè)微目鏡（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）觀察第一條亮紋的位置如左圖所示，第五條亮

9、紋位置如右圖所示，測(cè)出雙縫與屏的距離為50.00cm，則待測(cè)光的波長(zhǎng)= nm。10.現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在圖 9中圖1所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng)。遮光筒圖1圖2035 30104035圖3圖實(shí) 9將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、_、A。本實(shí)驗(yàn)的步驟有：取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)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(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；用米尺測(cè)量雙縫到屏的距離；用測(cè)量頭（其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器）測(cè)量數(shù)條亮紋間的距離。 在操作步驟時(shí)還應(yīng)注意_和_。將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對(duì)齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖2所示。然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對(duì)齊，記下此時(shí)圖3中手輪上的示數(shù)_mm，求得相鄰亮紋的間距x為_(kāi)mm。已知雙縫間距d為2.010-4m，測(cè)得雙縫到屏的距離l為0.700m，由計(jì)算式=_，求得所測(cè)紅光波長(zhǎng)為_(kāi)nm。（5）一下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離 A增大單縫和雙縫之間的距離B增大雙縫和光屏之間的距離C將紅色濾光