实验：用双缝干涉测量光的波长教学设计.docx

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1、13.4实验：用双缝干涉测量光的波长 教学设计【教学目的】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 .掌握用公式心=夕测定波长的方法.4 .会用测量头测量条纹间距离.【教学器材】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. 【实验原理】1 .相邻明纹（暗纹）间的距离Ax与入射光波长2之间的定量关系推导如图13-4-1所示，双缝间距，双缝到屏的距离/.双缝S、52的连线的 中垂线与屏的交点为Po.对屏上与R）距离为x的一点P,两缝与P的距离PSi = ri,尸S

2、2=m.在线段PS2上作尸M=PSi,则S2M=n一n，因d /,三角形SS2M 可看作直角三角形.有：n-，=dsin仇令NS2slM=夕）.图 13-4-1则：x=/tan fe/sin 0有：n-r=（若P处为亮纹，则引=以，（Z=0, 1, 2,.）解得：*=土冷.*=0, 1, 2,.）相邻两亮纹或暗纹的中心距离：盘=%.2 .测量原理由公式a=方可知，在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；/是双 缝到屏的距离，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Ar,即可由公式计算出入射光波长的大小.3 .条纹间距Ax的测定图 13-4-2如图1342甲所示，测量头

3、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，用同样的方法测出个亮纹间的距离。，可求出相邻两亮纹 间的距离。得 【实验过程】1 .按图1343所示安装仪器.光源漉光片单缝双缝 遮光筒 .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（

4、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，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 刻度线的条纹数比5 .将两次手轮的读数相减，求出条亮纹间的距离，利用公式&=/( -1),算出条纹间距，然后利用公式求出此单色光的波长23仪器中已给出，/可用米尺测出).6 .换用另一滤光片，重复步骤3、4、5,并求出相应的波长.二、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/可用米尺测多次取平均值.

5、3 .测条纹间距AaJ寸，用测量头测出条亮(暗)纹间的距离/ 求出相邻的 两条亮(喑)纹间的距离醺=言.三、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/的测量误差因本实验中双缝到屏的距离非常长，/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 .测条纹间距盘带来的误差3 1)干涉条纹没有调到最清晰的程度.4 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.5 3)测量多条亮条纹间距时读数不准确.例一：利用图1344中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法:图 13-4-4A.将屏移近双缝，干涉条纹

6、间距变窄B.将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D.换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄E.去掉滤光片后，干涉现象消失 其中正确的是.【解析】 由条纹间距公式1=夕，4指双缝间距离，/是双缝到屏的距离, 可知：A项中/减小，Ar变小；B项中/变大，Ar变大；D项中d变大，心变 小.故A、B、D正确.将单缝向双缝移动一小段距离后，对条纹间距没有影响, 故C错；滤光片的作用是为了得到单色光，去掉滤光片后，干涉条纹成为彩色 条纹，故E错.【答案】ABD例二：（2012.潍坊高二检测）在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干 涉实验

7、仪按要求安装在光具座上，如图134一5甲所示，并选用缝间距4=0.2 mm的双缝屏.从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离/=700mm.然后, 接通电源使光源正常工作.（1）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分度.某同学调整手 轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图134一5乙（4所 示，图13-4-5乙（。）中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图13-4-5乙3） 中游标尺上的读数制=1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图13 45闪（。）所示，此时图1345丙S）中游标尺上的读数X2=mm；（2）利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离Ax= mm；这种色光的波长4=nm.【解析】 由游标尺的读数规则可知*2=(15.0 +1 X0.02) mm = 15.02 mm ；(2)题图乙()中暗纹与题图丙(幻中暗纹间的间隔为6个，ro X故 AA=、-=2.31mm；由 入丫=夕 可知 7=6.6xl()2 nm【答案】(1)15.02 (2)2.31 6.6x102