高中物理 第十三章 光 4 实验：用双缝干涉测量光的波长名师导航学案 新人教版选修3-4.doc

4 实验：用双缝干涉测量光的波长名师导航知识梳理1.实验装置及器材实验装置采用双缝干涉仪，它由各部分光学元件在光具座上组成，如图13-3-1所示.图13-3-12.实验原理根据公式_可计算波长，双缝间的距离d是已知的，双缝到屏的距离l可以用米尺测出，相邻两条亮（暗）纹间的距离x用测量头（如图13-3-2所示）测出.图13-3-23.实验步骤（1）测量时，应使分划板中心刻度对齐条纹_（如图13-3-3所示），记下此时手轮上的读数.图13-3-3（2）转动测量头，使分划板中心刻度_，记下此时手轮上的读数.（3）两次_就表示这两条纹间的距离.（4）测出n条亮（暗）纹间的距离a，则相邻两条亮（暗）纹间的距离x=_.换用不同颜色的滤光片，观察干涉条纹间的距离有什么变化，并求出相应的波长.（5）由公式x=，得=（6）重复上述实验步骤，求出x的平均值. 知识导学 在学习本节内容以前，我们已经学过了双缝干涉的理论知识，所以要对理论知识进行复习巩固，同时预习实验内容，明确实验目的和实验原理，知道所需要的实验仪器及仪器在使用时的先后顺序.在实验过程中要注意操作步骤的先后顺序及可能会造成实验误差的细小枝节，确保实验结果的准确性. 在本节的实验中，由于x、l对实验结果的影响较大，l用毫米刻度尺来测量，x用测量头来测量，直接测量会有较大的误差，通常用测n条的间距a，再推测出相邻条纹的间距x=a/(n-1) ,也可以通过多次测量求平均值的方法来减小实验的误差. 疑难突破 本实验的注意事项 剖析：（1）双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，要轻拿轻放，不要随便拆分遮光筒、测量头等元件.（2）滤光片、单缝、双缝、目镜等会沾染灰尘，应该用擦镜纸轻轻擦拭，不要用其他物品擦拭或用口吹气除尘.（3）要注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心线上，并使单缝、双缝平行且竖直.（4）光源最好为线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近.（5）实验中会出现像屏上的光很弱或不均匀的情况，主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致.干涉条纹的清晰与否与单缝和双缝是否平行很有关系.（6）测量条纹间隔的方法 两条相邻明（暗）条纹间的距离x1用测量头测量（由分划板、目镜、手轮等构成，如图13-3-4所示），转动手轮，分划板会左、右移动.测量时，应使分划板中心刻线对准条纹的中心（如图13-3-5所示），记下此时手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的刻度数a2,两次读数之差就是相邻两条明纹间的距离，即x=|a1-a2|.图13-3-4图13-3-5 x 很小，直接测量时相对误差较大，通常测出n条明条纹间的距离a，再推算相邻两条明（暗）条纹间的距离，x=a/(n-1).典题精讲【例1】 如图13-3-6所示，在双缝干涉实验中，若用=510-7 m的光照射，屏上o点是中央亮纹，屏上a点为二级亮条纹所在处，若换用2=410-7 m的光照射时，屏上o点处是什么情况，屏上a点处又是什么情况？图13-3-6思路解析：因为1=510-7 m且a点处为二级亮条纹，则an-am=2510-7 m=110-6 m.om-on=0当2=410-7 m时，an-am=110-6 m=210-7 m所以n=5所以a点为第三级暗纹om-on=0=2所以o点仍为中央亮纹.绿色通道：相干光源的两列光波到达某点的路程差等于波长的整倍数时，该处光相互加强，出现亮条纹；当到达某点的路程差为半波长奇数倍时，该点光互相减弱，出现暗条纹.变式训练1：在双缝干涉实验中，若双缝处两束光的振动情况恰好相反，则在屏上距两缝的路程差=_处出现明条纹，路程差=_处出现暗条纹.答案：（2k+1） k（k=0，1，2，）变式训练2:图13-3-7表示某双缝干涉的实验装置，当用波长为0.4 m的紫光做实验时，由于像屏大小有限，屏上除中央亮条纹外，两侧只看到各有3条亮条纹.若换用波长为0.6 m的橙光做实验，那么该像屏上除中央条纹外，两侧各有几条亮条纹？图13-3-7答案：两条【例2】 在双缝干涉实验中，测得光波是波长为7.510-7 m的红光，在屏幕上相邻两条明纹的间距与另一单色光（用相同装置）在屏幕上相邻两条明纹的间距之比为32，则另一单色光的波长为_m.思路解析：因为x=所以x1=7.510-7 x2=2又因为=32即=，所以2=510-7 m则另一单色光的波长为510-7 m.答案：510-7绿色通道：光的干涉条纹间距公式：x=，是解决有关光的干涉问题的一个突破口，但不能死套公式，要学会合理恰当地运用此公式来解题.变式训练1:单色光照射双缝，双缝间距为0.6 mm,双缝到屏幕的距离为1.5 m，今测得屏幕上七条明纹之间的距离为9 mm,则此单色光的波长为多少？答案：610-7 m变式训练2:用氦氖激光器发出的激光做双缝干涉实验，在屏幕上得到一组干涉条纹，如双缝到屏间的距离为10.7 m，双缝间的距离为0.45 mm，现测得7条亮条纹间的距离为9 cm，则此激光的波长为_m.答案：6.310-7 问题探究 问题：某位同学在做用双缝干涉测光的波长的实验中，透过测量头上的目镜观察干涉图样，若只在左侧视野中有明暗相间的条纹，而右侧较暗（没有条纹），这是怎么回事？应怎样调节？ 导思：在解决此问题时，要抓住关键字眼“左侧视野中有明暗相间的条纹，而右侧较暗”，正确理解题意，迅速破题.在做这个实验时，一定要注意观察，善于发现问题，并且能够认真思考解决类似问题. 把自己在课堂中所学的理论知识与实践相结合，做到学以致用，并且能够亲自去试着解决问题，并分析造成问题的原因，这样才能进一步巩固理论知识，而且可以