4.4实验：用双缝干涉测量光的波长 学案 -2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册（含答案）

4.4实验：用双缝干涉测量光的波长学案一学科核心素养【物理观念】通过杨氏双缝干涉实验的结论求解不同频率色光的波长；【科学思维】通过公式，求出，清楚公式中各物理参数的意义；【科学探究】通过实验进行探究或验证，对物体双缝干涉加深理解；【科学态度与责任】充分体会物理与数学的关联性，知道物理是一门实验科学需要数学理论的支持，在清楚学习物理时实验的重要性的同时，也要体会数理不分家的学习理念。二学习重难点【重点】实验中各参数的物理意义、通过游标卡尺或螺旋测微器测量条纹间距；【难点】实验数据分析。三课前预习1．如图所示是用激光器、缝间距可调节的双缝屏、光屏等器材研究光的干涉现象的装置．实验中用激光照射双缝，其目的是产生________相同的两束光；为了增大光屏上干涉条纹的间距，只调节双缝间隙Δs，其它条件不变，应使Δs________（填“增大”或“减小”）；如果将红光换为紫光，其它条件不变，光屏上干涉条纹的间距将________（填“增大”或“减小”）．2．注意事项（1）安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的______上，并使单缝、双缝______且间距适当；（2）光源灯丝最好为______灯丝，并与单缝______且靠近；（3）调节的基本依据：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒______所致；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝______所致。3．实验过程（1）观察双缝干涉图样①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示：②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光；③调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿______到达光屏；④安装单缝和双缝，尽量使缝的______位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝______，二者间距约为5～10cm；⑤在单缝和光源间放上______，观察单色光的干涉条纹；（2）测定单色光的波长①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹；②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的______，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的______，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第n条亮条纹；③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l（d是已知的）；④改变双缝间的距离d，双缝到屏的距离l，重复测量。4．数据处理（1）条纹间距；（2）波长λ=______；（3）计算多组数据，求λ的平均值。5．双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头另外，还有______、导线、______等6．在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节________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并且互相平行.当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺测出n条明纹间距离a，则两条相邻明条纹间的距离Δx=________，双缝到毛玻璃屏的距离L用________测量，用公式________可以测出单色光的波长．7．某同学在《用双缝干涉测光的波长》的实验中，实验装置如图8所示。使用的双缝的间距为0.025cm。实验时，首先调节________和__________的中心位于遮光筒的中心轴线上，并使_________和________竖直且互相平行。当屏上出现了干涉图样后，通过测量头（与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500mm）观察第一条亮纹的位置如图（a）所示，第五条亮纹位置如图（b）所示，测出双缝与屏的距离为50.00cm，则待测光的波长λ=___________nm。8．如图所示利用激光完成“双缝干涉”实验，双缝的作用是______________，观察到的现象是______________．四自我检测1．用双缝干涉测量光的波长实验装置如图所示，得到不同色光、不同双缝的干涉条纹，如图甲、乙、丙所示。甲、乙为不同单色光通过相同双缝产生的条纹，乙、丙为同种单色光通过不同双缝产生的条纹，则（）A．若单缝和双缝不平行，毛玻璃上没有干涉条纹B．在遮光筒中没有干涉现象发生C．甲图单色光波长小于乙图单色光波长D．乙图双缝间距小于丙图双缝间距2．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中（实验装置如图），下列说法正确的是（

）A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B．为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐D．将滤光片放在单缝与双缝之间将改变实验结果3．下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是（）A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源B．用红光和绿光分别做双缝干涉实验（λ红>λ绿），绿光干涉图样的条纹间距比红光大C．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源D．在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生4．在“用双缝干涉测光的波长”实验中（实验装置如图）:下列说法哪一个是错误的（）（填选项前的字母）A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C．为了减小测量误差，可用测微目镜测出条亮纹中心间的距离，求出相邻两条亮纹间距5．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，下列说法正确的是（）A．调节光源高度，使光束沿着遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B．仅将单缝向双缝靠近，则条纹间距增大C．实验中将6个条纹间距误数成7个，测得的波长值偏大D．将绿光变成红光，则条纹间距变大6．观察双缝干涉图样的实验装置如图所示，用绿色滤光片时从目镜中可以看到绿色的干涉条纹，在其他条件不变的情况下，下列操作可以使条纹的间距变大的是（）A．换成紫色滤光片 B．换成缝宽更大的单缝C．换成间距更小的双缝 D．换成双缝到屏的距离更小的遮光筒7．以下是一些有关高中物理实验的描述，其中不正确的是（

）A．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，其他条件不变，换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距将变窄B．在“验证动量守恒定律”实验中，斜槽可以不光滑，但必须保持其末端切线水平C．在“用单摆测定重力加速度”实验中如果摆长测量无误，但测得的g值偏小，其原因可能是将全振动的次数n误计为n-1D．在测定玻璃折射率实验中，玻璃砖界面aa′与bb′间的距离越小实验误差越小8．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，光源与屏之间应依次放置（）A．单缝、滤光片、双缝 B．滤光片、单缝、双缝C．滤光片、双缝、单缝 D．双缝、单缝、滤光片9．某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹，若想减少从目镜中观察到的条纹个数，该同学可（）A．将单缝靠近双缝 B．将单缝远离双缝C．将屏向远离双缝的方向移动 D．将屏向靠近双缝的方向移动10．如图所示，某同学对双缝干涉实验装置进行调节并观察实验现象，下述现象中能够观察到的是（）A．将滤光片由红色的换成蓝色的，干涉条纹间距变宽B．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽C．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄D．去掉滤光片后，干涉现象消失

参考答案：三课前预习1．

频率

减小

减小2．

中心轴线

平行

线状

平行

不共轴

不平行3．

遮光筒轴线

中点

平行

滤光片

中央

中央4．5．