4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 导学案-（2019）新人教版高中物理高二选择性必修第一册.rar

4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长实验：用双缝干涉测量光的波长 【学习目标学习目标】1. 通过杨氏双缝干涉实验的结论求解不同频率色光的波长；2. 通过公式，求出，清楚公式中各物理参数的意义；dlx ldx.3. 通过实验进行探究或验证，对物体双缝干涉加深理解；4. 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。【开启新探索开启新探索】前面我们通过理论推导，得到了双缝干涉明（暗）条纹的间距、光的波长之间的关系式，回顾关系式，并说明，我们应用该结果测光的波长，需要知道哪些物理量？【质疑提升质疑提升 1】1】双缝干涉测波长双缝干涉测波长1.如图所示为双缝干涉仪，即光具座、光源、透镜、片、缝、缝、遮光筒、测量头、目镜。另外，还有学生电源、导线、刻度尺等。2 各个器材的作用？透镜：，滤光片：，单缝：，双缝：，毛玻璃片：。3.由= 可知，本实验需要测量双缝到屏的距离 l，双缝间距离 d，相邻两条亮条纹间的距离，那么如何实现测量呢？（1） 双缝间距离 d：不同型号的双缝，器材标识提供 d 的大小。（2） 双缝到屏的距离 l：用测量。（3） 相邻两条亮条纹间的距离：用测量。测量头都由、等组成，如甲、乙两图所示。如右图， “十字线”为通过目镜观察到的分划板中心刻度线。条纹为双缝干涉在上接收到的明、暗相间的干涉条纹。转动手轮，分划板分左右移动。测量时，使分划板的中心刻线与中心对齐。记下此时手轮上的读数。然后转动测量头，使分划板的中心刻线与另一相中心对齐。再次记下手轮上的读数。两次读数的差值就是这两条亮条纹间的距离。为了为了减小测量误差，可测多个亮条纹间的距离，再求出相邻两个条纹间的距离。例如，可测出 n 个亮条纹间的距离 a，再求出相邻两个亮条纹间的距离 x。4. 实验步骤（1）实验前先取下双缝，打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮。（2）放好单缝和双缝。注意使单缝与双缝相互， 尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上。 （3）在单缝与光源之间放上滤光片，通过目镜观察到单色光的双缝干涉图样。 （4）测量双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 x。 （5）分别改变滤光片的颜色和双缝的距离，观察干涉条纹的变化，并求出相应的波长。5.比较图 4.4-4，说明三幅干涉图样为什么不同？蓝光双缝间距 0.36mm红光双缝间距 0.36mm红光双缝间距0.18mm【学以致用学以致用】1如图所示是光的双缝干涉的示意图，下列说法中正确的是（ ） A. 单缝 S 的作用是为了增加光的强度B. 双缝 S1、S2的作用是为了产生两个频率相同的线状光源C. 当 S1、S2发出两列光波到 P 点的路程差为光的波长 的 1.5 倍 时，产生第三条暗条纹D. 当 S1、S2发出的两列光波到 P 点的路程差为长 时，产生中央亮条纹2 （1）在“用双缝干涉测光的波长”实验中，装置如图 1 所示，光具座上放置的光学元件依次为：光源、_透镜_、_单缝_、_双缝_、遮光筒、屏。对于某种单色光，为增加相邻亮纹间距，可采取_增大双缝到屏的距离_或_减小双缝间距的方法。（2）将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第 1 条亮纹，此时手轮上的示数如图 2 所示。 然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第 6 条亮纹中心对齐，记下此时图 3 中手轮上的示数_13.870_mm，求得相邻亮纹的间距 x 为_2.310_mm。（3）已知双缝间距为 210-4m，测得双缝到屏的距离为 0.7m，则所测红光的波长为_0.66_nm。【核心素养提升核心素养提升】1 利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法中正确的是（ ） A将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄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2.利用如图所示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，下列说法中正确的是( )A实验装置中的元件分别为透镜、滤光片和单缝、双缝B将滤光片由紫色换成红色，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测量过程中，误将 5 个条纹间距数成 6 个，波长测量值偏大3如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，一同学观察到清晰的干涉条纹。若他对实验装置进行改动后，在像屏上仍能观察到清晰的干涉条纹，但条纹间距变窄。以下改动可能会实现这个效果的是（）A仅将滤光片向右移动靠近单缝B仅将单缝与双缝的位置互换C仅将红色滤光片换成绿色滤光片D仅将单缝向左移动少许4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） ，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，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在C任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但在屏上仍有光亮D屏上无任何光亮5. 用实验装置观察双缝干涉图样，双缝之间的距离是 0.2 mm，用的是绿色滤光片，从目镜中可以看到绿色干涉条纹。 （1）如果把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，相邻两亮条纹中心的距离将增加；（2）把绿色滤色片换成红色，相邻两个亮条纹中心的距离增大了。这说明红光的波长较长； （3）如果改用间距为 0.3 mm 的双缝，相邻两个亮条纹中心的距离将减小。 6. 在用双缝干涉测量光的波长的实验中， 为什么不直接测 x，而要通过测 n 个条纹的间距求出 x ？ 测量更大的长度，减小相对误差。1. 某同学在用双缝干涉测量光的波长的实验中，已知两缝间的间距为 0.3 mm，以某种单色光照射双缝时，在离双缝 1.2 m 远的屏上， 用测量头测量条纹间的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第 1 条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第 6 条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图 乙所示。根据以上实验，测得的这种光的波长是多少？6.5225*10-7m8在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，双缝间距 d0.4 mm，双缝到光屏间的距离l0.5 m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中 A、B 位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则：(1)分划板在图中 A、B 位置时游标卡尺读数分别为xA_11.1_mm，xB_15.6_mm，相邻两条纹间距x_0.75_mm；(2)波长的表达式 _(用 x、l、d 表示)，该单色光的波长 _6*10-7_m；(3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将_(填“变大”、 “不变”或“变小”)4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 【学习目标】1. 通过杨氏双缝干涉实验的结论求解不同频率色光的波长；2. 通过公式，求出，清楚公式中各物理参数的意义；dlx ldx.3. 通过实验进行探究或验证，对物体双缝干涉加深理解；4. 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。【开启新探索】前面我们通过理论推导，得到了双缝干涉明（暗）条纹的间距、光的波长之间的关系式，回顾关系式，并说明，我们应用该结果测光的波长，需要知道哪些物理量？【质疑提升 1】双缝干涉测波长1.如图所示为双缝干涉仪，即光具座、光源、透镜、片、缝、缝、遮光筒、测量头、目镜。另外，还有学生电源、导线、刻度尺等。2 各个器材的作用？透镜：，滤光片：，单缝：，双缝：，毛玻璃片：。3.由= 可知，本实验需要测量双缝到屏的距离 l，双缝间距离 d，相邻两条亮条纹间的距离，那么如何实现测量呢？（1） 双缝间距离 d：不同型号的双缝，器材标识提供 d 的大小。（2） 双缝到屏的距离 l：用测量。（3） 相邻两条亮条纹间的距离：用测量。测量头都由、等组成，如甲、乙两图所示。如右图， “十字线”为通过目镜观察到的分划板中心刻度线。条纹为双缝干涉在上接收到的明、暗相间的干涉条纹。转动手轮，分划板分左右移动。测量时，使分划板的中心刻线与中心对齐。记下此时手轮上的读数。然后转动测量头，使分划板的中心刻线与另一相中心对齐。再次记下手轮上的读数。两次读数的差值就是这两条亮条纹间的距离。为了为了减小测量误差，可测多个亮条纹间的距离，再求出相邻两个条纹间的距离。例如，可测出 n 个亮条纹间的距离 a，再求出相邻两个亮条纹间的距离 x。4. 实验步骤（1）实验前先取下双缝，打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮。（2）放好单缝和双缝。注意使单缝与双缝相互， 尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上。 （3）在单缝与光源之间放上滤光片，通过目镜观察到单色光的双缝干涉图样。 （4）测量双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 x。 （5）分别改变滤光片的颜色和双缝的距离，观察干涉条纹的变化，并求出相应的波长。5.比较图 4.4-4，说明三幅干涉图样为什么不同？蓝光双缝间距 0.36mm红光双缝间距 0.36mm红光双缝间距0.18mm【学以致用】1如图所示是光的双缝干涉的示意图，下列说法中正确的是（ ） A. 单缝 S 的作用是为了增加光的强度B. 双缝 S1、S2的作用是为了产生两个频率相同的线状光源C. 当 S1、S2发出两列光波到 P 点的路程差为光的波长 的 1.5 倍 时，产生第三条暗条纹D. 当 S1、S2发出的两列光波到 P 点的路程差为长 时，产生中央亮条纹2 （1）在“用双缝干涉测光的波长”实验中，装置如图 1 所示，光具座上放置的光学元件依次为：光源、_透镜_、_单缝_、_双缝_、遮光筒、屏。对于某种单色光，为增加相邻亮纹间距，可采取_增大双缝到屏的距离_或_减小双缝间距的方法。（2）将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第 1 条亮纹，此时手轮上的示数如图 2 所示。 然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第 6 条亮纹中心对齐，记下此时图 3 中手轮上的示数_13.870_mm，求得相邻亮纹的间距 x 为_2.310_mm。（3）已知双缝间距为 210-4m，测得双缝到屏的距离为 0.7m，则所测红光的波长为_0.66_nm。【核心素养提升】1 利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法中正确的是（ ） A将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄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2.利用如图所示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，下列说法中正确的是( )A实验装置中的元件分别为透镜、滤光片和单缝、双缝B将滤光片由紫色换成红色，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测量过程中，误将 5 个条纹间距数成 6 个，波长测量值偏大3如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，一同学观察到清晰的干涉条纹。若他对实验装置进行改动后，在像屏上仍能观察到清晰的干涉条纹，但条纹间距变窄。以下改动可能会实现这个效果的是（）A仅将滤光片向右移动靠近单缝B仅将单缝与双缝的位置互换C仅将红色滤光片换成绿色滤光片D仅将单缝向左移动少许4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） ，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，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在C任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但在屏上仍有光亮D屏上无任何光亮5. 用实验装置观察双缝干涉图样，双缝之间的距离是 0.2 mm，用的是绿色滤光片，从目镜中可以看到绿色干涉条纹。 （1）如果把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，相邻两亮条纹中心的距离将增加；（2）把绿色滤色片换成红色，相邻两个亮条纹中心的距离增大了。这说明红光的波长较长； （3）如果改用间距为 0.3 mm 的双缝，相邻两个亮条纹中心的距离将减小。 6. 在用双缝干涉测量光的波长的实验中， 为什么不直接测 x，而要通过测 n 个条纹的间距求出 x ？ 测量更大的长度，减小相对误差。1. 某同学在用双缝干涉测量光的波长的实验中，已知两缝间的间距为 0.3 mm，以某种单色光照射双缝时，在离双缝 1.2 m 远的屏上， 用测量头测量条纹间的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第 1 条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第 6 条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图 乙所示。根据以上实验，测得的这种光的波长是多少？6.5225*10-7m8在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，双缝间距 d0.4 mm，双缝到光屏间的距离l0.5 m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中 A、B 位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则：(1)分划板在图中 A、B 位置时游标卡尺读数分别为xA_11.1_mm，xB_15.6_mm，相邻两条纹间距x_0.75_mm；(2)波长的表达式 _(用 x、l、d 表示)，该单色光的波长 _6*10-7_m；(3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将_(填“变大”、 “不变”或“变小”)