高二物理教案新部编本实验用双缝干涉测量光波长(新人教版选修34)

精选教课教课设计设计|Excellentteachingplan教师学科教课设计[20–20学年度第__学期]任教课科：_____________任教年级：_____________任教老师：_____________市实验学校育人如同春风化雨，授业不惜蜡炬成灰精选教课教课设计设计|Excellentteachingplan光的双缝干预实验研究教课设计马鹏【教课目的】（一）知识与技术1．学习双缝干预仪的使用，察看双缝干预图样。2．掌握单色光波长的丈量原理，并丈量红光和绿光的波长。（二）过程与方法培育学生的着手能力，操作能力和剖析办理问题的能力（三）感情、态度与价值观领会用宏观量丈量微观量的方法，让学生进行领会控制变量物理思想方法。【教课要点】双缝干预丈量光的波长的实验原理及光路的调理。【教课难点】x、L、d的正确丈量。【教课方法】讲堂演示，理论推导，实验研究【教课器具】双缝干预仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、丈量头、刻度尺【教课过程】第一课时（一）演示实验引入新课以以下图所示，将实验室用小型的氦氖激光器置于讲台上，用铁架台架子夹住双缝，并让双缝处于竖直状态。将铁架台置于距离激光源约2~3m远处，翻开激光器，让光束沿水平方向射出，调理铁架台上的夹子，使激光恰好能经过双缝，这时候就能在教室后边的墙上看到清楚的双缝干预图样。图1：演示实验图育人如同春风化雨，授业不惜蜡炬成灰精选教课教课设计设计|Excellentteachingplan师：同学们察看墙上出现的条纹，总结以下这些条纹的一些特色。生：明暗相间且间距相等，中间的一些条纹亮度相差不大。师：同学们，方才我们看到的就是光的干预图样，光拥有颠簸性，光的双缝干预实验就是一个很好的证明，上节课我们叙述了形成稳固干预图样的条件，有谁能告诉我吗？生：当屏上某点到两个狭缝的行程差=2n·，n=0、1、2时，出现明纹；当=（2n+1）2，n=0、1、2时，出现暗纹。2师：那么同学们想一下我们平常怎么不可以注意到光的干预现象呢，干预图样的条纹间距与哪些要素有关呢，同学们能够议论一下。生：1、光源的强弱；2、光源的颜色（频次或许波长）；3、光源距双缝的距离；4、双缝与光屏的距离；5、双缝的自己间距师：很好，那么今日下边我们就来研究一下光的干预条纹间距与哪些要素有关，同学们的猜想能否正确呢？（二）进行新课1．实验装置介绍及安装整台仪器由光源及照明系统、双缝座、察看系统、丈量系统以及遮光管等主要零件组装而成，依据课本光路图安装调理实验仪器，实验光路调理时，能够先目测主要零件的中心是否等高共轴，能够用两次成像法调理光源、透镜、单缝，调整好了后将实验仪器固定。2．察看双缝干预图样，研究干预条纹间距与哪些要素有关。（教师指导学生按步骤进行察看，也可指引学生先设计好步骤，剖析研究后再进行，教师可将实验步骤投影，特别是注意控制变量法的培育）步骤：1）按课本图5-45，将光源、单缝、遮光管、毛玻璃屏挨次安置在光具座上。2）接好光源，翻开开关，使灯丝正常发光；3）调理各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线抵达光屏；（4）安装单缝和双缝，使双缝与单缝平行，两者间距约5~10cm.；（5）调理光路，察看白光的干预条纹。育人如同春风化雨，授业不惜蜡炬成灰精选教课教课设计设计|Excellentteachingplan5）分别在单缝和光源间放上红色和绿色滤光片，调理光路使条纹变得清楚，察看单色光的干预条纹，研究光的频次对干预间距的影响，并进行有关数据的丈量。数据丈量步骤：安装丈量头，调理至可清楚察看到干预条纹；b)使分划板中心刻线对齐某条（记为第1条）亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1，转着手轮，使分划板中心刻线挪动，中间心刻线与第n条亮纹中央对齐，记下挪动的条纹数n和挪动后手轮的读数a2，则相邻两条纹间的距离c)用刻度尺丈量双缝到光屏间距离L；

xnx1。n1用游标卡尺丈量双缝间距d（这一步也可省去，d在双缝玻璃上已标出）；将实验数据记录在以下的表格中d=（mm）L=（mm）x1(mm)xn(mm)xxnx1(mm)dx（nm）n1L112233均匀均匀表1：数据记录表格6）选用一种单色光，利用控制变量法研究影响条纹间距的要素：调理光源亮度，保持其余要素不变，察看干预条纹，直观上不正确能够进行详细数据的丈量过，研究光源亮度对干预条纹间距的影响；调整光源与双缝的距离，保持其余要素不变，察看干预条纹，研究光源与双缝的距离对条纹间距得而影响；选用不一样间距的双缝，保持其余要素不变，察看干预条纹，研究双缝宽度对干预条纹间距的影响。选用连结接长管或去掉接长管，保持其余要素不变，察看干预条纹，研究双缝与光屏的距离对干预条纹间距的影响。（教师指导学生疏别察看红色、绿色等不一样颜色的单色光的干预图样，比较不一样色光干预条纹宽度，与教材彩图比较，得出结论：红光干预条纹间距大于绿光干预条纹间距（注意其余条件同样，进行实验）。关于同种色光，改变双缝间距d，得出结论：双缝间距d越小，条育人如同春风化雨，授业不惜蜡炬成灰精选教课教课设计设计|Excellentteachingplan纹间距越大。光源的亮度和光源与双缝的距离只会让条纹的亮度有变化，但条纹间距无变化；察看线状白炽灯的干预条纹，与课本60页图彩图对照，得出结论：白光的干预条纹是彩色的，中间的条纹最亮）说明：实验过程中教师要注意指导：1）双缝干预仪是比较精细的实验仪器，实验前教师要指导学生轻拿轻放，不要随意拆分遮光筒，丈量优等元件，学生如有研究的兴趣应在教师指导下进行。2）滤光片、单缝、双缝、目镜等会粘附尘埃，要指导学生用擦镜纸轻轻擦抹，不用其余物件擦抹或口吹气除尘。3）指导安装时，要修业生注意调理光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，指引学生剖析原由。4）光源使用线状长丝灯泡，调理时使之与单缝平行且凑近。5）实验中会出现像屏上的光很弱的状况.主假如灯丝、单缝、双缝、丈量头与遮光筒不共轴线所致；干预条纹的清楚与否与单缝和双缝能否平行很有关系.所以（3）（4）两步要求应在学生实验中指引他们剖析，培育剖析问题的能力。（6）实验过程中学生还会碰到各样近似“故障”，教师要鼓舞他们剖析查找原由。第二课时理论推导师：经过方才的实验，我们得出条纹间距与双缝到光屏间距离L，双缝间距d，光的频率（波长）有必定的关系，前面，我们已经说过，形成干预的条件是：当屏上某点到两个狭缝的行程差=2n·，n=0、1、2时，出现明纹；当=（2n+1），n=0、1、2时，22出现暗纹。下边我们进行详细的推导：图2：理论推导图设两缝1、2间距离为d，它们所在平面到屏面的距离为l，且>>，O是12的中垂SSldSS育人如同春风化雨，授业不惜蜡炬成灰精选教课教课设计设计|Excellentteachingplan线与屏的交点，O到S1、S2距离相等。推导：（教师板演，学生表达）由图可知S1P=r1师：r1与x间关系怎样？生：r12=l2+（x-d）22师：r2呢？生：r22=l2+（x+d）22师：行程差|r1-r2|呢？（大多数学生缄默，因为两根式之差不可以进行深入运算）师：我们可不可以够试一试平方差？r22-r12=（2-r1）（2+1）=2rrrdx因为l>>d，且l>>x，所以r1+r2≈2l，这样就好办了，r2-r1=r=dxl师：请大家别忘了我们的任务是找寻x与λ的关系。r与波长有联系吗？生：有。师：好，当r=2n·，n=0、1、2时，出现亮纹。2即d·x=2n·时出现亮纹，或写成x=nll2d第n条和第（n-1）条（相邻）亮纹间距离x为多少呢？生：x=x-xn-1n=［n-（n-1）］ld师：也就是x=l·λd我们成功了！大家能用语言表述一下条纹间距与波长的关系吗？生：成正比。师：对，可是大家别忘了这里l、d要必定。暗纹间距大家说怎么算？生：同样。师：结果怎样？生：同样。师：有了相邻两个亮条纹间距公式x=l·λ，此刻我们就能够用双缝干预实验来测d量光的波长了。4．测定单色光的波长育人如同春风化雨，授业不惜蜡炬成灰精选教课教课设计设计|Excellentteachingplan师：同学们，此刻利用前面的研究我们丈量获得的数据，算算红光和绿光的波长吧。（三）讲堂总结、评论经过今日的学习，我们掌握了干预条纹的间距与光的波长之间的定量关系，即x=l·λ，并利用上式丈量了光的波长。该实验为我们供给了一种用宏观量丈量微观量的d方法。（四）课余作业达成课本“问题与练习”的题目，议论单缝在实验中的作用。附：课后训练1．在做双缝干预实验时，用一般的白光做光源，若在双缝处把一缝用红色玻璃挡住，另一缝用绿色玻璃挡住，则屏上会出现（）A．红色干预条纹B．绿色干预条纹C．红绿相间的干预条纹D．无干预条纹，但有亮光答案：D2．在杨氏双缝干预实验中，保持双缝到屏的距离不变，调理双缝间距离，当距离增大时，干预条纹距离将变________，当距离减小时，干预条纹间距将变________.答案：小，大3．用单色光做双缝干预实验时，测得双缝间距离为0.4mm，双缝到屏的距离为1m，干预条纹间距为1.5mm，求所用光波的波长。答案：6×10-7m4．光纤通讯是70年月此后发展起来的新兴技术，世界上很多国家都在踊跃研究和发展这类技术。发射导弹时，可在导弹后边连一根细如蛛丝的光纤，就像放风筝同样，这类纤细的光纤在导弹和发射装置之间，起着双向传输信号的作用，光纤制导的下行光信号是镓铝砷激光器发出的在纤芯中波长为0.85μm的单色光。而上行光信号是铟镓砷磷发光二极管发射的在纤芯中波长为1.06μm的单色光，这样操控系统经过这根光纤导游弹发出控制指令，导弹就好像长“眼睛”同样盯住目标。依据以上信息，回答以下问题：1）在光纤制导中，上行光信号在真空中波长是多少？2）为何上行光信号和下行光信号要采纳两种不一样频次的光？（已知光纤纤芯的折射率为1.47）答案：（1）157μm，（2）假如上行光信号和下行光信号频次同样，会发生干预现象。育人如同春风化雨，授业不惜蜡炬成灰精选教课教课设计设计|Excellentteachingplan相互间产生扰乱。5．在双缝干预实验中，以白光为光源，在屏幕上察看到了彩色干预条纹。若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只好透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只好透过绿光），这时（）A．只有红色和绿色的双缝干预条纹，其余颜色的双缝干预条纹消逝B．红色和绿色的双缝干预条纹消逝，其余颜色的双缝干预条纹依旧存在C．任何颜色的双缝干预条纹都不存在，但在屏上仍有光明D．屏上无任何光明分析：题目中给出的条件是：以白光为光源时，在屏幕上获得了彩色的干预条纹。若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只好透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只好透过绿光），那么，从双缝射出的则是频次不一样的红色光和绿色光，所以不行能产生干预条纹，故A、D错；而其余颜色的光不行能透过滤光片，故B亦错.固然不可以产生干预条纹，但仍有光照在屏上，故C对。答案：C6．用单色光做双缝干预实验，以下说法正确的选项是A．相邻干预条纹之间距离相等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．在实验装置不变的状况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距分析：因为双缝干预的条纹宽x=L，可见条纹宽应是相等的，A正确，BC错，又因d为红＞蓝，所以x红＞x蓝，故D错.答案：A7．以下图，用波长为的单色光做双缝干预实验时，设两个狭缝S1、S2到屏上某点P的行程差为d，则A．距O点近来的一条暗纹必是d=/2PB．对屏上某点=/2（n为正整数）时，出现暗纹dnS1C．距O点越远的点d越长，就越简单出现暗条纹OS2D．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分析：当行程差d=n时出现亮条纹，行程差d=（2n＋1）/2时出现暗条纹，可见，育人如同春风化雨，授业不惜蜡炬成灰精选教课教课设计设计|Excellentteachingplan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，频次越大的色光，其波长越短，干预条纹之间的距离越小，故D正确。答案：AD8．在利用双缝干预测定光波波长时，第一调理________和________的中心均位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直而且相互平行.当屏上出现了干预图样后，用丈量头上的游标卡尺测出n条明纹间距离a，则两条