人教版高中物理选修3-4《13.4实验：用双缝干涉测量光的波长》教学案

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1、4 实验：用双缝干涉测量光的波长一、实验目的1了解光波产生稳定干涉图样的条件2观察白光及单色光的双缝干涉图样3掌握用公式 x 测定波长的方法ld4会用测量头测量条纹间距离二、实验原理1相邻明纹(暗纹)间的距离 x 与入射光波长 之间的定量关系推导如图 1341 所示，双缝间距 d，双缝到屏的距离 l.双缝 S1、S 2 的连线的中垂线与屏的交点为 P0.对屏上与 P0 距离为 x 的一点 P，两缝与 P 的距离 PS1r 1，PS 2r 2.在线段 PS2 上作 PMPS 1，则 S2Mr 2r 1，因 dl，三角形 S1S2M 可看作直角三角形有：r 2r 1dsin (令 S 2S1M )

2、图 1341则：xltan lsin 有：r 2r 1dxl若 P 处为亮纹，则 d k，( k0,1,2，)xl解得：xk .(k0,1,2，)ld相邻两亮纹或暗纹的中心距离：x .ld2测量原理由公式 x 可知，在双缝干涉实验中， d 是双缝间距，是已知的； l 是双缝到屏的ld距离，可以测出，那么，只要测出相邻两明条纹(或相邻两暗条纹) 中心间距 x，即可由公式 x 计算出入射光波长的大小dl3条纹间距 x 的测定如图 1342 甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与干涉条纹平行，然后转动手轮，使分划板向左(向右) 移动至分划板的中心刻线与条纹的

3、中心对齐，如图 1342 乙所示记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出 n 个亮纹间的距离 a，可求出相邻两亮纹间的距离 x .an 1图 1342三、实验器材双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺一、实验步骤1按图 1343 所示安装仪器图 13432将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的中心轴线上3使光源发光，在光源和单缝之间加红(绿) 色滤光片，让通过后的条形光斑恰好落在双缝上，通过遮光筒上的测量头，仔细调节目镜，观察单色光的干涉条纹，撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩色条纹 )4

4、加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，分划板的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下手轮的读数，然后继续转动使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐另一条纹中心，记下此时手轮读数和移过分划板中心刻度线的条纹数 n.5将两次手轮的读数相减，求出 n 条亮纹间的距离 a，利用公式 x ，算出条an 1纹间距，然后利用公式 x，求出此单色光的波长 (d 仪器中已给出，l 可用米尺测出)dl6换用另一滤光片，重复步骤 3、4、5，并求出相应的波长二、误差分析本实验为测量性实验，因此应尽一切办法减少有关测量的误差1双缝到屏的距离 l 的测量误差因本实验中双缝到屏的距离非常长，l 的测量误差不太

5、大，但也应选用毫米刻度尺测量，并用多次测量求平均值的办法减小相对误差2测条纹间距 x 带来的误差(1)干涉条纹没有调到最清晰的程度(2)分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心(3)测量多条亮条纹间距时读数不准确三、注意事项1单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的轴线上，双缝到单缝距离应相等2测双缝到屏的距离 l 可用米尺测多次取平均值3测条纹间距 x 时，用测量头测出 n 条亮(暗) 纹间的距离 a，求出相邻的两条亮(暗)纹间的距离 x .an 1实验探究 1 实验操作过程及仪器读数在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如下图 1344): 图 1344(1)下列说

6、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为了减少测量误差，可用测微目镜测出 n 条亮纹间的距离 a，求出相邻两条亮纹间距 xan 1(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图 1345，其示数为_mm.图 1345【解析】 (1)放上单缝和双缝后，由于发生干涉现象没法调节光源的高度，故 A 项错误(2)按读数规则，读出示数为：1.5 mm47.00.01 mm1.970 mm.【答案】 (1)A (2)1.970实验探究 2 实验数据处理利用双缝干涉测定单色光波长，

7、某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐 A 条纹中心时(图 1346 甲)，游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻度对齐 B 条纹中心时(图乙) ，游标卡尺的示数如图丁所示，已知双缝间距为 0.5 mm，从双缝到屏的距离为 1 m，则图丙中游标卡尺的示数为 _ mm.图丁游标卡尺的示数为_ mm.在实验中，所测单色光的波长为 _ m在本实验中如果在双缝上各有一个红色和绿色滤光片，那么在光屏上将_( 选填“ 能”或者“不能”) 看到明暗相间的条纹图 1346【解析】 根据游标卡尺的原理，可读出图丙的示数为 11.4 mm；图丁的示数是 16.8 mm.y mm1.35 mm.又根据 y ，则 6.7510 7 m.16.8 11.44 ld dyl当在双缝上各有一个红色和绿色滤光片时，不满足干涉条件，故不能看到明暗相间的条纹【答案】 11.4 16.8 6.7510 7 不能