2020_2021学年新教材高中物理第四章光及其应用第五节用双缝干涉实验测定光的波长学案粤教版选择性必修第一册.doc

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1、考试第五节　用双缝干涉实验测定光的波长实验必备·自主学习一、实验目的1．了解光波产生稳定的干涉现象的条件。2．观察白光及单色光的双缝干涉图样。3．会用公式Δx＝λ测量光的波长。二、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。测量长度的工具有：毫米刻度尺、米尺、螺旋测微器、游标卡尺等。光波的波长该用什么来测量呢？提示：不是用某一把尺子，而是用双缝干涉仪来测量，在这个仪器中有毫米刻度尺和螺旋测微器(或游标卡尺)。三、实验原理与设计1．实验原理：由公式Δx＝可知，在双缝干涉实验中，d是双缝间

2、距，是已知的；l是双缝到屏的距离，可以测出，那么，只要测出相邻两条明纹(或相邻两条暗纹)中心间距Δ-15-/15考试x，即可由公式λ＝计算出入射光波长的大小。2．相邻条纹的间距Δx的测量：应用测量头来测量，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，通过转动手轮，读出n条明条纹间的距离a，再求出Δx＝，注意测量头的读数和螺旋测微器一样。实验过程·探究学习实验步骤1．按如图所示安装仪器。2．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

3、，观察白光的干涉条纹(彩色条纹)。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x1，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x2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，a＝x2－x1，利用公式Δx＝，算出条纹间距。6．用刻度尺测量双缝到光屏的距离L(d是已知的)。-15-/15考试7．利用公式λ＝Δx，求出此单色光的波长λ。8．重复测量、计算，求出波长的平均值。9．换用另一滤光片，重复实验。在实验中有时照在光屏上的光很弱，主要原因是什么？

4、提示：灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴线所致。数据收集与分析(1)转动手轮，使分划板中心刻线对齐某条亮纹的中央，如图所示。记下手轮上的读数x1；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一条亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数x2；并记下两次测量时移过的条纹数n，则相邻两亮条纹间距Δx＝。(2)用刻度尺测量双缝到光屏的距离L(双缝间距d是已知的)。(3)将测得的L、Δx代入Δx＝λ求出光的波长λ。(4)多次重复上述步骤，求出波长的平均值。为什么不直接测Δx，而要测n条条纹间距？提示：由于光的波长很小，实验中条纹宽度很小，无法直接测出一条条纹的宽度，只能先测出n个条纹间距，再求相邻亮条纹间的

5、距离。-15-/15考试误差分析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Δx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。(4)利用“累积法”测n条亮纹间距，再求Δx＝，并且采用多次测量求Δx的平均值的方法进一步减小误差。实验研析·创新学习类型一　教材原型实验角度1实验原理和实验操作【典例1】(2021·某某高二检测)(1)如图为双缝干涉的实验示意图，光源发出的

6、光经滤光片成为单色光，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹。若要使干涉条纹的间距变大，在保证其他条件不变的情况下，可以__________。-15-/15考试A．将光屏移近双缝B．更换滤光片，改用波长更长的单色光C．减小双缝的间距D．将光源向双缝移动一小段距离(2)某同学利用双缝干涉实验装置测定某一光的波长，已知双缝间距为d，双缝到屏的距离为L，将测量头的分划板中心刻线与某一条亮条纹的中心对齐，并将该条纹记为第一亮条纹，其示数如图所示，此时的示数x1＝__________mm。然后转动测量头，使分划板中心刻线与第n条亮条纹的中心对齐，测出第n条亮条纹示数为x2。由以上数据可求

7、得该光的波长表达式λ＝__________(用给出的字母符号表示)。【解析】(1)实验中用激光通过双缝，双缝的作用是形成相干光源；由条纹间距Δx＝λ知，为了增大光屏上干涉条纹的间距，应使得双缝间距离d缩小，或者增大L与λ；将光屏移近双缝，不符合要求，故A错误；更换滤光片，改用波长更长的单色光，故B正确；减小双缝的间距，d减小，符合要求，故C正确；光源向双缝移动一小段距离，不会影响条纹间距，故D错误。(2)因螺旋测微器的精确度为0.01mm，则螺