高中物理 第十三章 第四节 实验：用双缝干涉测量光的波长学案 新人教版选修34.doc

第十三章 光4.实验：用双缝干涉测量光的波长【学习目标】1、了解光波产生稳定的干涉现象的条件；2、观察双缝干涉图样；3、测定单色光的波长。【重点难点】1.光的干涉条件的理解2.干涉条纹间距的测量与计算【课前预习】1.如图所示，由几何关系可知光程差，当两束光的路程差为波长的整数倍时才会出现亮条纹，即亮条纹中心的位置为，则两个相邻亮条纹或暗条纹的中心间距是，即条纹宽度与l、d、有关。由以上分析可知：干涉条纹的宽度是指两亮条纹或两暗条纹中心线之间的距离。2.观察光的干涉图样时要按课本图示安装好，并使光源、单缝和双缝的中点、遮光筒的轴线共线，单缝与双缝要相互平行，由双缝与屏间的距离不变的情况下，双缝的距离d越大，某一单色光的干涉条纹宽度就越窄；在条件相同的情况下，不同颜色的光的干涉条纹宽度也就不同。3.由于双缝间距d是已知的，而双缝到屏的距离l可用米尺来测量，条纹宽度可用测量头测量，则波长，由此即可测量光的波长。4.测量头实际上是一个螺旋测微器，测量时应使分划板的中心刻线与亮条纹的中心对齐，记下此时的读数，然后使分划板的中收刻线与另一亮条纹的中心对齐，记下此时的读数，为减小实验误差可测量n个条纹宽度为a，则两条相邻亮条纹的宽度（条纹宽度）。【预习检测】1在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹。若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时（ ）a只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失b红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在c任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但在屏上仍有光亮d屏上无任何光亮2用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是（ ）a相邻干涉条纹之间距离相等b中央明条纹宽度是两边明纹宽度的两倍c屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹间的距离增大d在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距3如图所示，用波长为的单色光做双缝干涉实验时，设两个狭缝s1、s2到屏上某点p的路程差为d，则（ ）a距o点最近的一条暗纹必是d=/2b对屏上某点d=n/2（n为正整数）时，出现暗纹c距o点越远的点d越长，就越容易出现暗条纹d用各色光在同一条件下实验，波长越短的色光条纹间距越小【参考答案】【预习检测】1. c 题目中给出的条件是：以白光为光源时，在屏幕上得到了彩色的干涉条纹。若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），那么，从双缝射出的则是频率不同的红色光和绿色光，所以不可能产生干涉条纹，故a、d错；而其他颜色的光不可能透过滤光片，故b亦错.虽然不能产生干涉条纹，但仍有光照在屏上，故c对。2.a因为双缝干涉的条纹宽x=，可见条纹宽应是相等的，a正确，bc错，又因为红蓝，所以x红x蓝，故d错.3.a,d当路程差d=n时出现亮条纹，路程差d=（2n1）/2时出现暗条纹，可见，当n=0时，d=/2，所以a正确。由x=l/d（式中d为两狭缝间的距离）得，频率越大的色光，其波长越短，干涉条纹之间的距离越小，故d正确。 堂中互动【典题探究】例1如图所示是实验装置示意图，甲图是用绿光进行实验的，光屏上观察到的条纹情况，a为中央明纹；乙图为换另一种颜色的单色光进行实验时观察到的条纹情况，b为此时中央明条纹，则下列说法正确的是( )a.乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长b.乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长c.乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短d.乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短解析：在同一实验装置下，l、d相同，由x=可知，相邻两条亮条纹（或暗条纹）之间的距离x与成正比.由题意知乙中b大于甲中a，所以乙图所用光的波长要长，而对于可见光红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，波长依次变短，由此可知可能是红光而不是紫光.a选项正确.拓展 明确条纹间距公式x=中各物理量的意义，通过实验观察和理论总结理解条纹间距与波长成正比关系，是解决本题的关键.例2如图所示是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图.（1）图中是光源，是光屏，它们之间的依次是、和.（2）以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离（ ）a.增大和之间的距离b.增大和之间的距离c.将红色滤光片改为绿色滤光片d.增大双缝之间的距离解析：在光的干涉测波长的实验中，光具座上从左向右依次是光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏和测量头.由x=可知，相邻两条纹间距离与双缝间的距离成反比，应减小双缝之间的距离，d选项错，增大双缝到屏之间的距离，b选项正确，增大光的波长，c选项错误.例3在用单色光做双缝干涉实验中，屏中央（到两缝距离相等处）是亮条纹，称为第零级亮条纹，紧靠中央亮纹的暗纹称为第一级暗纹，那么（ ）a.第三级暗纹到两缝距离差为波长的1.5倍b.第三级亮纹到两缝距离差为波长的1.5倍c.第三级亮纹到两缝距离之差为波长的2倍d.第三级亮纹到两缝距离差为波长的3倍解析：根据出现明暗条纹的条件：当|s2p-s1p|=n时，在屏上p点出现亮条纹.n=0时，