高中物理 第十三章 4 实验：用双缝干涉测量光的波长教材梳理教案 新人教版选修3-4.doc

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1、实验：用双缝干涉测量光的波长疱丁巧解牛知识·巧学一、实验原理如图13-3-1所示，与两缝之间的距离d相比，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略.两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0=l.图13-3-1我们考察屏上与P0的距离为x的一点P1，两缝与P1的距离分别为P1S1=r1、P1S2=r2.在线段P1S2上作P1M=P1S1，于是S2M=r2-r1，由于两缝之间的距离远远小于缝到屏的距离，所以可近似认为三角形S1S2M是直角三角形，根据三角函数的关系，有r2-r1=dsinθ另一方面x

2、=ltanθ≈lsinθ因此有r2-r1=d根据上一节的分析，当两列波的路程差为波长的整数倍，即d=±kλ，（k=0，1，2，…）时才会出现亮条纹，也就是说，亮条纹中心的位置为x=±kλ相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是Δx=λ据双缝干涉中条纹间距Δx=λ得波长λ=Δx，已知双缝间距d，再测出双缝到屏的距离l和条纹间距Δx，就可以求得光波的波长.二、实验器材光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及光具座.三、实验步骤1.按照图13-3-2所示的装置安装好仪器，调整光源位置，使光源发出的光能平行地进入遮光筒并照

3、亮光屏.图13-3-22.放置单缝和双缝，使缝相互平行，调整各部件的间距，观察白光的双缝干涉图样.3.在光源和单缝间放置滤光片，使单一颜色的光通过后观察单色光的双缝干涉图样.4.用米尺测出双缝到屏的距离l，用测量头测出相邻的两条亮（或暗）纹间的距离Δx.深化升华某种颜色的滤光片只能让此种颜色的光通过，其他颜色的光不能通过.学法一得条纹间距测量方法.如图13-3-3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，测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心，记下此时手轮上的读数，然后转动测量头，使分划

4、板中心刻线与另一条纹的中心对齐，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.实际测量，要数n条明纹（或暗纹）的宽度，设为a，那么Δx=a/（n-1）.图13-3-35.利用表达式λ=Δx求单色光的波长.6.换用不同颜色的滤光片，观察干涉图样的异同，并求出相应的波长.四、注意事项1.放置单缝和双缝时，必须使缝平行;2.要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上;3.测量头的中心刻线要对应着亮（或暗）纹的中心;4.先测出n条亮（或暗）纹中心间的距离a，则相邻亮（或暗）条纹间的距离Δx

5、=a/（n-1）.典题·热题知识点一利用双缝干涉测量波长的实验例1如图13-3-4所示是实验装置示意图，甲图是用绿光进行实验的，光屏上观察到的条纹情况，a为中央明纹；乙图为换另一种颜色的单色光进行实验时观察到的条纹情况，b为此时中央明条纹，则下列说法正确的是()图13-3-4A.乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长B.乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长C.乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短D.乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短解析：在同一实验装置下，l、d

6、相同，由Δx=λ可知，相邻两条亮条纹（或暗条纹）之间的距离Δx与λ成正比.由题意知乙中b大于甲中a，所以乙图所用光的波长要长，而对于可见光红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，波长依次变短，由此可知可能是红光而不是紫光.A选项正确.答案：A方法归纳明确条纹间距公式Δx=λ中各物理量的意义，通过实验观察和理论总结理解条纹间距与波长成正比关系，是解决本题的关键.例2如图13-3-5所示是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图.图13-3-5（1）图中①是光源，⑤是光屏，它们之间的②③④依次是、和.（2）以下哪些操作能够增大光

7、屏上相邻两条亮纹之间的距离（）A.增大③和④之间的距离B.增大④和⑤之间的距离C.将红色滤光片改为绿色滤光片D.增大双缝之间的距离解析：在光的干涉测波长的实验中，光具座上从左向右依次是光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏和测量头.由Δx=λ可知，相邻两条纹间距离与双缝间的距离成反比，应减小双缝之间的距离，D选项错，增大双缝到屏之间的距离，B选项正确，增大光的波长，C选项错误.答案：（1）滤光片单缝双缝（2）B方法归纳掌握光的干涉测波长的实验原理，熟悉实验步骤，正确运用公式计算光的波长.知识点二条纹间距、双缝

8、间距、缝屏间距、波长的关系例3在用单色光做双缝干涉实验中，屏中央（到两缝距离相等处）是亮条纹，称为第零级亮条纹，紧靠中央亮纹的暗纹称为第一级暗纹，那么（）A.第三级暗纹到两缝距离差为波长的1.5倍B.第三级亮纹到两缝距离差为波长的1.5倍C.第三级亮纹到两缝距离之差为波长的2倍D.第三级亮纹到两缝距离差为波长的3倍解析：根据出现明暗条纹的条件：当

9、S2P-S1P

10、=nλ时，在屏上P点出现亮条纹.n=