高中物理第十三章光（第3课时）光的干涉实验：用双缝干涉测量光的波长教师用书新人教版选修3_4

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1、第3课时　光的干涉实验：用双缝干涉测量光的波长研究学考·把握考情]知识内容光的干涉实验：用双缝干涉测量光的波长考试要求加试c教学要求1.知道杨氏双缝干涉实验，以及它对认识光的本性的意义2．知道光的干涉条件，知道杨氏双缝干涉实验设计的巧妙之处3．了解干涉条件的特点4．理解明、暗条纹产生的条件5．了解实验装置，知道实验原理及需要测量的物理量6．知道测量头的使用方法，会测量明条纹的间距7．知道滤光片和遮光筒的作用，理解实验中为了满足干涉条件所采用的方法8．知道获得理想干涉条纹的实验操作要求9．会用控制变量的方法，分别研

2、究光的颜色、双缝距离和双缝与屏之间距离等与条纹间距的关系10．会设计实验数据记录表并记录数据11．会根据给出的波长表达式计算不同颜色光的波长12．会用光传感器做双缝干涉实验13．经历实验过程，体会条纹间距测量时的实验方法说明1.不要求定量计算以双缝干涉为背景的问题2．不要求推导相邻两个明条纹或暗条纹中心间的计算公式基础梳理]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1．1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。2．双缝干涉的装置示意图图1实验装置如图1所示，有光源、单缝、双缝和光屏。(1)单缝的作

3、用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况。也可用激光直接照射双缝。(2)双缝的作用：一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光。3．让一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2相距很近，狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的。这两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加，发生干涉现象，挡板后面的屏上得到明暗相间的条纹。这种现象证明光是一种波。要点精讲]1．产生干涉的条件：两列光的频率相同、相位相同、振动方向相同。本实验中是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源的

4、。2．干涉图样(1)若用单色光作光源，则干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹。(2)若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中间条纹是白色的。3．实验结论：证明光是一种波。【例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)，已知红光与绿光频率、波长均不相等，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，其他颜色的干涉条纹依然存在C．任何颜色的双缝干涉条

5、纹都不存在，但屏上仍有光亮D．屏上无任何光亮解析　分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，但仍有光亮。答案　C基础梳理]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时(即恰好等于波长的整数倍时)，两列光在这点相互加强，这里出现亮条纹；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时，两列光在这点相互削弱，这里出现暗条纹。要点精讲]1．屏上某处出现亮、暗条纹的条件图2实验装置如图2所示，双缝S1、S2之间的距离

6、为d，双缝到屏的距离为l，屏上的一点P到双缝的距离分别为r1和r2，路程差Δr＝r2－r1。(1)若满足路程差为波长的整数倍，即Δr＝kλ(其中k＝0,1,2,3，…)，则出现亮条纹。(2)若满足路程差为半波长的奇数倍，即Δr＝(2k－1)(其中k＝0,1,2,3，…)，则出现暗条纹。2．相邻亮条纹(暗条纹)间的距离Δx与波长λ的关系：Δx＝λ，其中l为双缝到屏的距离，d为双缝之间的距离。【例2】用波长为λ的单色光照射单缝O，经过双缝M、N在屏上产生明暗相间的干涉条纹，如图3所示，图中a、b、c、d、e为相邻亮条

7、纹的位置，c为中央亮条纹，则(　　)图3A．O到达a、b的路程差为零B．M、N到达b的路程差为λC．O到达a、c的路程差为4λD．M、N到达e的路程差为2λ解析　振动方向一致的两光源在空间发生干涉，得到亮条纹的条件满足Δr＝kλ(k＝0,1,2,3…)。答案　BD要点精讲]操作指要1．双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，不要随便拆分遮光筒、测量头等元件。2．滤光片、单缝、双缝、目镜等会粘附灰尘，只能用擦镜纸轻轻擦拭，不要用其他物品擦拭或口吹气除尘。3．注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使

8、单缝、双缝平行且竖直。4．光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近。测量头原理1．测量头由分划板、目镜、手轮构成，转动手轮，分划板会左右移动，测量时，应使分划板中心与条纹中心对齐，记下此时手轮上的读数，然后转动测量头，使分划板中心与另一条纹中心对比，再次记下手轮上读数。两次读数之差表示这两个条纹间距离。(如图4甲、乙所示)图42．为减小误差，利用“累积法”测n条亮