.實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測量光的波長教案

1、13.4試驗(yàn)：用雙縫干預(yù)測量光的波長【教學(xué)目標(biāo)】（一）學(xué)問與技能.把握明條紋（或暗條紋）間距的計(jì)算公式及推導(dǎo)過程。.觀看雙縫干預(yù)圖樣，把握試驗(yàn)方法。（二）過程與方法培育學(xué)生的動(dòng)手力量和分析處理“故障”的力量。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀體會(huì)用宏觀量測量微觀量的方法，對(duì)學(xué)生進(jìn)展物理方法的教育?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】雙縫干預(yù)測量光的波長的試驗(yàn)原理及試驗(yàn)操作。【教學(xué)難點(diǎn)】A*、L、d、2的準(zhǔn)確測量?！窘虒W(xué)方法】復(fù)習(xí)提問，理論推導(dǎo)，試驗(yàn)探究【教學(xué)用具】雙縫干預(yù)儀、光具座、光源、學(xué)生電源、導(dǎo)線、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃 屏、測量頭、刻度尺【教學(xué)過程】（一）引入課師：在雙縫干預(yù)現(xiàn)象中，明暗條紋消滅的位置有何規(guī)

2、律？生：當(dāng)屏上某點(diǎn)到兩個(gè)狹縫的路程差A(yù)=2/r 2=0、1、2時(shí).，消滅明紋；當(dāng)八=+1）%=0、1、2時(shí)，消滅暗紋。師：那么條紋間距與波長之間有沒有關(guān)系呢？下面我們就來推導(dǎo)一下。（二）進(jìn)展課.試驗(yàn)原理師投影以下列圖及以下說明設(shè)兩縫51、多間距離為d,它們所在平面到屏面的距離為I,且ld,。是S $2的中垂 線與屏的交點(diǎn)，。到邑、S0巨離相等。推導(dǎo)：教師板演，學(xué)生表達(dá)）由圖可知S1 P=r1師:師:生:師:生:勺與x師:生:d2=/2+ （%- ）2師：上呢？生：r22=l2+師：路程差|r產(chǎn)呢？（大局部學(xué)生沉默，由于兩根式之差不能進(jìn)展深入運(yùn)算）師：我們可不行以試試平方差?r 2-r 2= (

3、r -r 0 +7)-2dx212 121d由于ld,且/,所以r 尹2/,這樣就好辦了, r/j=Ar= x師：請(qǐng)大家別忘了我們的任務(wù)是查找Ax與2的關(guān)系。Ar與波長有聯(lián)系嗎?生：有。九師：好，當(dāng)片2力=0、1、2時(shí)，消滅亮紋。即,產(chǎn)2力方時(shí)消滅亮紋，或?qū)懗蓮V一/ za第條和第（1）條（相鄰）亮紋間距離工為多少呢?生：Axr-x . n n- u=Eh- （h-1 ） aI師：也就是、= a我們成功了！大家能用語言表述一下條紋間距與波長的關(guān)系嗎?生：成正比。師：對(duì)，不過大家別忘了這里I、d要肯定。暗紋間距大家說怎么算？生：一樣。師：結(jié)果如何？生：一樣。I師：有了相鄰兩個(gè)亮條紋間距公式產(chǎn)我們就

4、可以用雙縫干預(yù)試驗(yàn)來測量光的波 a長了。.觀看雙縫干預(yù)圖樣教師指導(dǎo)學(xué)生按步驟進(jìn)展觀看，也可引導(dǎo)學(xué)生先設(shè)計(jì)好步驟，分析爭辯后再進(jìn)展，教師 可將試驗(yàn)步驟投影） 1）按課本圖13.3 2,將光源、單縫、遮光管、毛玻璃屏依次安放在光具座上。（2）接好光源，翻開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光；（3）調(diào)整各器件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線到達(dá)光屏；（4）安裝單縫和雙縫，使雙縫與單縫平行，二者間距約510 cm.；（5）在單縫和光源間放上濾光片，觀看單色光的干預(yù)條紋。（6）那走濾光片，觀看白光的干預(yù)條紋。教師指導(dǎo)學(xué)生分別觀看紅色、紫色等不同顏色的單色光的干預(yù)圖樣，比擬不同色光干 涉 條紋寬度，與課本第59頁彩圖

5、13.3-3比照，得出結(jié)論：紅光干預(yù)條紋間距大于紫光干預(yù) 條紋間距（留意其他條件一樣，進(jìn)展試驗(yàn)。對(duì)于同種色光，轉(zhuǎn)變雙縫間距d,得出結(jié)論：雙 縫間距d越小，條紋間距越大。觀看線狀白熾燈的干預(yù)條紋，與課本60頁圖彩圖比照，得 出結(jié)論：白光的干預(yù)條紋是彩色的。）.測定單色光的波長教師指導(dǎo)學(xué)生按步驟進(jìn)展測量，也可引導(dǎo)學(xué)生先設(shè)計(jì)好步驟，分析爭辯后再進(jìn)展，教師 可將試驗(yàn)步驟投影）步驟：（1）安裝測量頭，調(diào)整至可清楚觀看到干預(yù)條紋； 使分劃板中心刻線對(duì)齊某條記為第1條）亮條紋的中心，登記手輪上的讀數(shù)必， 轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線移動(dòng)，當(dāng)中心刻線與第條亮紋中心對(duì)齊，登記移動(dòng)的條紋數(shù)n和移動(dòng)后手輪的讀數(shù)a ,

6、那么相鄰兩條紋間的距離Ax = % % 2n -1用刻度尺測量雙縫到光屏間距離；（4）用游標(biāo)卡尺測量雙縫間距d （這一步也可省去，d在雙縫玻璃上已標(biāo)出）； 重復(fù)測量、計(jì)算，求出波長的平均值；（6）換用不同濾光片，重復(fù)試驗(yàn)。說明：試驗(yàn)過程中教師要留意指導(dǎo)：（1）雙縫干預(yù)儀是比擬周密的試驗(yàn)儀器，試驗(yàn)前教師要指導(dǎo)學(xué)生輕拿輕放，不要任憑 拆分遮光筒，測量頭等元件，學(xué)生假設(shè)有探究的興趣應(yīng)在教師指導(dǎo)下進(jìn)展。（2）濾光片、單縫、雙縫、目鏡等會(huì)粘附灰塵，要指導(dǎo)學(xué)生用擦鏡紙輕輕擦拭，不用 其他物品擦拭或口吹氣除塵。（3）指導(dǎo)安裝時(shí)，要求學(xué)生留意調(diào)整光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的 中心軸線上，并使單縫

7、、雙縫平行且豎直，引導(dǎo)學(xué)生分析理由。（4）光源使用線狀長絲燈泡，調(diào)整時(shí)使之與單縫平行且靠近。（5）試驗(yàn)中會(huì)消滅像屏上的光很弱的狀況.主要是燈絲、單縫、雙縫、測量頭與遮光筒 不共軸線所致；干預(yù)條紋的清楚與否與單縫和雙縫是否平行很有關(guān)系.因此（3）4）兩步要 求應(yīng)在學(xué)生試驗(yàn)中引導(dǎo)他們分析，培育分析問題的力量。（6）試驗(yàn)過程中學(xué)生還會(huì)遇到各種類似“故障”，教師要鼓舞他們分析查找緣由。（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)/通過今日的學(xué)習(xí)，我們把握了干預(yù)條紋的間距與光的波長之間的定量關(guān)系，即Ax= -a 并利用上式測量了光的波長。該試驗(yàn)為我們供給了一種用宏觀量測量微觀量的方法。（四）課余作業(yè)完成P60“問題與練習(xí)”的題

8、目。附：課后訓(xùn)練.在做雙縫干預(yù)試驗(yàn)時(shí)，用一般的白光做光源，假設(shè)在雙縫處把一縫用紅色玻璃擋住, 另一縫用綠色玻璃擋住，那么屏上會(huì)消滅（）A.紅色干預(yù)條紋B.綠色干預(yù)條紋C.紅綠相間的干預(yù)條紋D.無干預(yù)條紋，但有亮光答案：D.在楊氏雙縫干預(yù)試驗(yàn)中，保持雙縫到屏的距離不變，調(diào)整雙縫間距離，當(dāng)距離增大 時(shí)，干預(yù)條紋距離將變,當(dāng)距離減小時(shí)，干預(yù)條紋間距將變.答案：小，大.用單色光做雙縫干預(yù)試驗(yàn)時(shí)，測得雙縫間距離為0.4 mm,雙縫到屏的距離為1 m, 干預(yù)條紋間距為L5mm,求所用光波的波長。答案：6xl0-7m.光纖通信是70年月以后進(jìn)展起來的興技術(shù)，世界上很多國家都在樂觀爭辯和進(jìn)展這 種技術(shù)。放射時(shí)

9、，可在后面連一根細(xì)如蛛絲的光纖，就像放風(fēng)箏一樣，這種纖細(xì)的光纖在和 放射裝置之間，起著雙向傳輸信號(hào)的作用，光纖制導(dǎo)的下行光信號(hào)是錢鋁碑激光器發(fā)出的在纖 芯中波長為0.85 pm的單色光。而上行光信號(hào)是錮錢神磷發(fā)光二極管放射的在纖芯中波長為 1.06 pm的單色光，這樣操縱系統(tǒng)通過這根光纖向發(fā)出把握指令，就如同長“眼睛”一樣盯住 目標(biāo)。依據(jù)以上信息，答復(fù)以下問題：（1）在光纖制導(dǎo)中，上行光信號(hào)在真空中波長是多少？（2）為什么上行光信號(hào)和下行光信號(hào)要承受兩種不同頻率的光？（光纖纖芯的折射率 為 1.47）答案：11） 157 Pm, （2）假設(shè)上行光信號(hào)和下行光信號(hào)頻率一樣，會(huì)發(fā)生干預(yù)現(xiàn)象。 相互

10、間產(chǎn)生干擾。.在雙縫干預(yù)試驗(yàn)中，以白光為光源，在屏幕上觀看到了彩色干預(yù)條紋。假設(shè)在雙縫 中的一縫前放一紅色濾光片只能透過紅光），另一縫前放一綠色濾光片（只能透過綠光1 這時(shí)）A.只有紅色和綠色的雙縫干預(yù)條紋，其他顏色的雙縫干預(yù)條紋消逝B.紅色和綠色的雙縫干預(yù)條紋消逝，其他顏色的雙縫干預(yù)條紋照舊存在C.任何顏色的雙縫干預(yù)條紋都不存在，但在屏上仍有光亮D.屏上無任何光亮解析：題目中給出的條件是：以白光為光源時(shí)，在屏幕上得到了彩色的干預(yù)條紋。假設(shè)在 雙縫中的一縫前放一紅色濾光片只能透過紅光），另一縫前放一綠色濾光片只能透過綠 光，那么，從雙縫射出的那么是頻率不同的紅色光和綠色光，所以不行能產(chǎn)生干預(yù)條

11、紋，故 A、D錯(cuò)；而其他顏色的光不行能透過濾光片，故B亦錯(cuò).雖然不能產(chǎn)生干預(yù)條紋，但仍有 光照在屏上，故C對(duì)。答案：C.用單色光做雙縫干預(yù)試驗(yàn)，以下說法正確的選項(xiàng)是A.相鄰干預(yù)條紋之間距離相等B.中心明條紋寬度是兩邊明紋寬度的兩倍C.屏與雙縫之間距離減小，那么屏上條紋間的距離增大D.在試驗(yàn)裝置不變的狀況下，紅光的條紋間距小于藍(lán)光的條紋間距L解析：由于雙縫干預(yù)的條紋寬二下九，可見條紋寬應(yīng)是相等的，A正確，BC錯(cuò)，又 a 由于入 入,所以Ax Ax ,故D錯(cuò).紅 藍(lán)紅藍(lán)答案：A.如下列圖，用波長為九的單色光做雙縫干預(yù)試驗(yàn)時(shí)，設(shè)兩個(gè)狹縫S、p到屏上某點(diǎn) P的路程差為d,那么A.距0點(diǎn)最近的一條暗紋必

12、是仁九/2.對(duì)屏上某點(diǎn)上九/2 5為正整數(shù)）時(shí)，消滅暗紋C.距。點(diǎn)越遠(yuǎn)的點(diǎn)d越長，就越簡潔消滅暗條紋D.用各色光在同一條件下試驗(yàn)，波長越短的色光條紋間距越 小解析：當(dāng)路程差 冷九時(shí)消滅亮條紋，路程差d= （2+1） Z/2時(shí)消滅暗條紋，可見， 當(dāng)=0時(shí)，d=X 12,所以A正確。由入/d （式中d為兩狹縫間的距離）得，頻率越大的 色光，其波長越短，干預(yù)條紋之間的距離越小，故D正確。答案：AD.在利用雙縫干預(yù)測定光波波長時(shí)，首先調(diào)整 和 的中心均位于遮光筒的中心軸線上，并使單縫和雙縫豎直并且相互平行,當(dāng)屏上消滅了干預(yù)圖樣后，用測量頭 上的游標(biāo)卡尺測出n條明紋間距離小 那么兩條相鄰明條紋間的距離2,雙縫到毛 玻璃屏的距離L用 測量，用公式 可以測出單色光的波長。aL答案：光源、濾光