4　实验：用双缝干涉测量光的波长

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1、用双缝干涉实验测光的波长㈠设计思想本堂课主要利用光的干涉现象测量光的波长。通过本实验，我们可以更进一步地了解光波产生稳定的干涉现象的条件，观察白光及单色光的干涉图样，并测定单色光的波长。学生在实验中，通过了解每个实验元件的作用，学会科学设计实验仪器和实验方案的思维方法；同时培养学生的实践能力、自学能力，培养学生的科学态度，让学生体验探究科学的艰辛与喜悦。㈡教学目标1．知识目标：⑴知道波长是光的重要参数⑵通过实验，学会运用光的干涉测定光的波长⑶更进一步理解光产生干涉的条件及探究干涉条纹的间距与哪些因素有关⑷认识物理实验和数学工具在物理学发展过程中的作用，掌握物理实验

2、的一些基本技能，会使用基本的实验仪器，培养学生独立完成实验的能力。㈢重点与难点经历科学探究过程，自己设计实验、完成实验并测定光的波长。㈣教学过程1．实验装置的介绍——双缝干涉仪。它由各部分光学元件在光具座上组成。如图—1所示。光源滤光片单缝双缝遮光筒屏图—1双缝干涉仪2．观察双缝干涉图样——探究干涉条纹的间距与哪些因素有关光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后，相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，干涉条纹可从屏上观察到。把直径约10cm、长约1m的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏，在筒的观察端装上测量头。取下双缝，打开光源

3、，调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮，然后放好单缝和双缝。单缝和双缝间的距离约为5cm~10cm，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上。这时在屏上就会看到白光的双缝干涉图样（如图—2）。图—2白光的双缝干涉图样在单缝和光源间放上滤光片就可见到单色光的双缝干涉图样（如图—3）。图—3单色光的双缝干涉图样单色光的双缝干涉图样：明暗相间、等距分布。△x△x屏幕S1S2双缝Ld图—4实验示意图3．猜测：相邻的两条明（暗）条纹的间距△x与哪些因素有关?4．设计实验方案，探究。分组实验，分别改变滤光片和双缝，观察干涉图样的变化。①L、d不变，研究

4、△x与λ的关系用不同的单色光进行实验②d、λ不变，研究△x与L的关系比较有否安装接长管③L、λ不变，只改变双缝距离d只改变双缝距离d6．实验结论：①L、d不变，研究△x与λ的关系红光的λ最大，条纹间距最大。②d、λ不变，研究△x与L的关系屏与缝之间的距离L越大，条纹间距越大．③L、λ不变，只改变双缝距离dd越小，条纹间距越大．7．理论研究得到：8．根据测定单色光的波长图—5测量头双缝间的距离是已知的，双缝到屏的距离可以用米尺测出，相邻两条亮（暗）纹间的距离用测量头（如图—5）测出。图—6测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会左右移动。安装测量头时，要

5、卸下观察筒，换上测量头。调节目镜，在视场中出现清晰的干涉条纹及分划板上的刻线。测量时，转动测量头，使分划板中心刻线平行于干涉条纹并对齐条纹的中心（如图—6），记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条条纹间的距离。测出条亮（暗）纹间的距离，就可以求出相邻两条亮（暗）纹间的距离。根据公式可计算出光的波长。换用不同颜色的滤光片，观察干涉条纹间的距离有什么变化，并根据公式可计算出相应的波长。㈤巩固训练1．如图—7是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图．①②③④⑤图—71）图中①是光源，⑤是光屏，它们之间的②、④分别是______、______．（选填单缝、双缝、滤光

6、片）0101505102530图—82）在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是=600mm，双缝之间的距离是=0.20mm，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹（记作第1条）的中心，这时手轮上的示数如图—8左图所示读数为x1．然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心，这时手轮上的示数x2如图—8右图所示．则示数x1=_____mm．由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长的公式为λ=_______（用物理量、、x1、x2表示）。