資源簡介

4.4實驗：用雙縫干涉測量光的波長學案
一學科核心素養
【物理觀念】通過楊氏雙縫干涉實驗的結論求解不同頻率色光的波長；
【科學思維】通過公式，求出，清楚公式中各物理參數的意義；
【科學探究】通過實驗進行探究或驗證，對物體雙縫干涉加深理解；
【科學態度與責任】充分體會物理與數學的關聯性，知道物理是一門實驗科學需要數學理論的支持，在清楚學習物理時實驗的重要性的同時，也要體會數理不分家的學習理念。
二學習重難點
【重點】實驗中各參數的物理意義、通過游標卡尺或螺旋測微器測量條紋間距；
【難點】實驗數據分析。
三課前預習
1．如圖所示是用激光器、縫間距可調節的雙縫屏、光屏等器材研究光的干涉現象的裝置．實驗中用激光照射雙縫，其目的是產生________相同的兩束光；為了增大光屏上干涉條紋的間距，只調節雙縫間隙Δs，其它條件不變，應使Δs________（填“增大”或“減小”）；如果將紅光換為紫光，其它條件不變，光屏上干涉條紋的間距將________（填“增大”或“減小”）．
2．注意事項
（1）安裝時，注意調節光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的______上，并使單縫、雙縫______且間距適當；
（2）光源燈絲最好為______燈絲，并與單縫______且靠近；
（3）調節的基本依據：照在光屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測量頭與遮光筒______所致；干涉條紋不清晰，一般原因是單縫與雙縫______所致。
3．實驗過程
（1）觀察雙縫干涉圖樣
①將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如圖所示：
②接好光源，打開開關，使燈絲正常發光；
③調節各器件的高度，使光源燈絲發出的光能沿______到達光屏；
④安裝單縫和雙縫，盡量使縫的______位于遮光筒的軸線上，使單縫與雙縫______，二者間距約為5～10cm；
⑤在單縫和光源間放上______，觀察單色光的干涉條紋；
（2）測定單色光的波長
①安裝測量頭，調節至可清晰觀察到干涉條紋；
②使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋的______，記下此時手輪上的讀數，將該條紋記為第1條亮條紋；轉動手輪，使分劃板中心刻線移動至另一亮條紋的______，記下此時手輪上的讀數，將該條紋記為第n條亮條紋；
③用刻度尺測量雙縫與光屏間距離l（d是已知的）；
④改變雙縫間的距離d，雙縫到屏的距離l，重復測量。
4．數據處理
（1）條紋間距；
（2）波長λ=______；
（3）計算多組數據，求λ的平均值。
5．雙縫干涉儀，即光具座、光源、濾光片、透鏡、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭另外，還有______、導線、______等
6．在利用雙縫干涉測定光波波長時，首先調節________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互相平行.當屏上出現了干涉圖樣后，用測量頭上的游標卡尺測出n條明紋間距離a，則兩條相鄰明條紋間的距離Δx=________，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．
7．某同學在《用雙縫干涉測光的波長》的實驗中，實驗裝置如圖8所示。使用的雙縫的間距為0.025cm。實驗時，首先調節________和__________的中心位于遮光筒的中心軸線上，并使_________和________豎直且互相平行。當屏上出現了干涉圖樣后，通過測量頭（與螺旋測微器原理相似，手輪轉動一周，分劃板前進或后退0.500mm）觀察第一條亮紋的位置如圖（a）所示，第五條亮紋位置如圖（b）所示，測出雙縫與屏的距離為50.00cm，則待測光的波長λ=___________nm。
8．如圖所示利用激光完成“雙縫干涉”實驗，雙縫的作用是______________，觀察到的現象是______________．
四自我檢測
1．用雙縫干涉測量光的波長實驗裝置如圖所示，得到不同色光、不同雙縫的干涉條紋，如圖甲、乙、丙所示。甲、乙為不同單色光通過相同雙縫產生的條紋，乙、丙為同種單色光通過不同雙縫產生的條紋，則（　　）
A．若單縫和雙縫不平行，毛玻璃上沒有干涉條紋
B．在遮光筒中沒有干涉現象發生
C．甲圖單色光波長小于乙圖單色光波長
D．乙圖雙縫間距小于丙圖雙縫間距
2．在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中（實驗裝置如圖），下列說法正確的是（ ）
A．調節光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時，應放上單縫和雙縫
B．為了減小測量誤差，可用測量頭測出n條亮條紋間的距離a，求出相鄰兩條亮條紋間距
C．測量某條干涉亮條紋位置時，應使測量頭分劃板中心刻線與該亮條紋的中心對齊
D．將濾光片放在單縫與雙縫之間將改變實驗結果
3．下列關于雙縫干涉實驗的說法中正確的是（　　）
A．單縫的作用是獲得頻率保持不變的相干光源
B．用紅光和綠光分別做雙縫干涉實驗（λ紅>λ綠），綠光干涉圖樣的條紋間距比紅光大
C．雙縫的作用是獲得兩個振動情況相同的相干光源
D．在光屏上能看到光的干涉圖樣，但在雙縫與光屏之間的空間卻沒有干涉發生
4．在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中（實驗裝置如圖）:
下列說法哪一個是錯誤的（　　）（填選項前的字母）
A．調節光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時，應放上單縫和雙縫
B．測量某條干涉亮紋位置時，應使測微目鏡分劃板中心刻線與該亮紋的中心對齊
C．為了減小測量誤差，可用測微目鏡測出條亮紋中心間的距離，求出相鄰兩條亮紋間距
5．在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，下列說法正確的是（　　）
A．調節光源高度，使光束沿著遮光筒軸線照在屏中心時，應放上單縫和雙縫
B．僅將單縫向雙縫靠近，則條紋間距增大
C．實驗中將6個條紋間距誤數成7個，測得的波長值偏大
D．將綠光變成紅光，則條紋間距變大
6．觀察雙縫干涉圖樣的實驗裝置如圖所示，用綠色濾光片時從目鏡中可以看到綠色的干涉條紋，在其他條件不變的情況下，下列操作可以使條紋的間距變大的是（　　）
A．換成紫色濾光片 B．換成縫寬更大的單縫
C．換成間距更小的雙縫 D．換成雙縫到屏的距離更小的遮光筒
7．以下是一些有關高中物理實驗的描述，其中不正確的是（ ）
A．在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，其他條件不變，換一個兩縫之間距離較大的雙縫，干涉條紋間距將變窄
B．在“驗證動量守恒定律”實驗中，斜槽可以不光滑，但必須保持其末端切線水平
C．在“用單擺測定重力加速度”實驗中如果擺長測量無誤，但測得的g值偏小，其原因可能是將全振動的次數n誤計為n-1
D．在測定玻璃折射率實驗中，玻璃磚界面aa′與bb′間的距離越小實驗誤差越小
8．在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，光源與屏之間應依次放置（　　）
A．單縫、濾光片、雙縫 B．濾光片、單縫、雙縫
C．濾光片、雙縫、單縫 D．雙縫、單縫、濾光片
9．某同學利用圖示裝置測量某種單色光的波長。實驗時，接通電源使光源正常發光；調整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋，若想減少從目鏡中觀察到的條紋個數，該同學可（　　）
A．將單縫靠近雙縫 B．將單縫遠離雙縫
C．將屏向遠離雙縫的方向移動 D．將屏向靠近雙縫的方向移動
10．如圖所示，某同學對雙縫干涉實驗裝置進行調節并觀察實驗現象，下述現象中能夠觀察到的是（　　）
A．將濾光片由紅色的換成藍色的，干涉條紋間距變寬
B．將單縫向雙縫移動一小段距離后，干涉條紋間距變寬
C．換一個兩縫之間距離較大的雙縫，干涉條紋間距變窄
D．去掉濾光片后，干涉現象消失
參考答案：
三課前預習
1． 頻率 減小 減小
2． 中心軸線 平行 線狀 平行 不共軸 不平行
3． 遮光筒軸線 中點 平行 濾光片 中央 中央
4．
5． 學生電源 刻度尺
6． 光源 濾光片 毫米刻度尺
7． 光源 濾光片 單縫屏 雙縫屏 594nm
8． 得到頻率相等的兩束光 明暗相間、等寬等亮的條紋
四自我檢測
1．C
2．C
3．C
4．A
5．D
6．C
7．D
8．B
9．C
10．C

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