滬科物理選修3-4 第4章4.2《用雙縫干涉儀測(cè)定光的波長》

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,歡迎進(jìn)入物理課堂,4.2用雙縫干涉儀測(cè)定光的波長,,,,,,,,,,,核心要點(diǎn)突破,課堂互動(dòng)講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,4.2,,課前自主學(xué)案,,,課標(biāo)定位,課標(biāo)定位,學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解用雙縫干涉測(cè)光的波長的原理和方法．2．了解光的干涉圖樣的特點(diǎn)．重點(diǎn)難點(diǎn)：理解本實(shí)驗(yàn)的原理并會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算波長．,課前自主學(xué)案,三、實(shí)驗(yàn)原理1．如果雙縫光源的相位相同，雙縫到屏上任一點(diǎn)P的路程差__________________時(shí)，加強(qiáng)(亮條紋)；_______________________時(shí)，減弱(暗條紋)．屏上應(yīng)出現(xiàn)明暗相間的條紋．2．光通過雙縫干涉儀上的單縫和雙縫后，得到振動(dòng)情況完全相同的光，它們?cè)陔p縫后面空間相互疊加，會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象．若用單色光照射，在屏上會(huì)得到明暗相同的條紋；若用白光照射，可觀察到屏上出現(xiàn)彩色條紋．,等于波長的整數(shù)倍,等于半波長的奇數(shù)倍,四、實(shí)驗(yàn)步驟,圖4－2－1,1．按圖4－2－1所示安裝儀器．2．將光源中心、單縫中心、雙縫中心調(diào)節(jié)在遮光筒的中心軸線上．3．使光源發(fā)光，在光源和單縫之間加紅(或綠)色濾光片，讓通過后的條形光斑恰好落在雙縫上，通過遮光筒上的測(cè)量頭，仔細(xì)調(diào)節(jié)目鏡，觀察單色光的干涉條紋，撤去濾光片，觀察白光的干涉條紋(彩色條紋)．,6．換用另一濾光片，重復(fù)步驟(3)(4)，并求出相應(yīng)的波長．五、注意事項(xiàng)1．雙縫干涉儀是比較精密的儀器，應(yīng)輕拿輕放，不要隨便拆卸遮光筒、測(cè)量頭等元件．2．濾光片、單縫、雙縫、目鏡等如有灰塵，應(yīng)用擦鏡紙或干凈軟布輕輕擦去．3．安裝時(shí)，注意調(diào)節(jié)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、雙縫平行．,4．光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近．5．調(diào)節(jié)的基本依據(jù)是：照在像屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫、測(cè)量頭與遮光筒不共軸線所致；干涉條紋不清晰一般主要原因是單縫與雙縫不平行所致；故應(yīng)正確調(diào)節(jié)．,核心要點(diǎn)突破,2．用同一實(shí)驗(yàn)裝置做干涉實(shí)驗(yàn)，紅光干涉條紋間距Δx紅最大，紫光的干涉條紋間距Δx紫最小，則可知：λ紅大于λ紫，紅光的頻率f紅小于紫光的頻率f紫．,3．兩條相鄰的明(暗)條紋間的距離Δx用測(cè)量頭(如圖4－2－2所示)測(cè)出．測(cè)量時(shí)，應(yīng)使分劃板中心刻度線對(duì)齊條紋的中心，記下手輪上的讀數(shù)a1，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板向一側(cè)移動(dòng)，當(dāng)分劃板中心刻度線對(duì)齊另一條相鄰的明條紋中心時(shí)，記下手輪上的刻度數(shù)a2，兩次讀數(shù)之差就是相鄰兩條紋間的距離，即Δx＝|a1－a2|.由于相鄰條紋間距Δx很小，直接測(cè)量相鄰的兩條條紋間距相對(duì)誤差會(huì)很大，通常測(cè)出n條明(暗)條紋間的距離a，再推算相鄰兩條明(暗)紋間的距離Δx＝a/(n－1)．,圖4－2－2,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)單色光照射雙縫，雙縫間距為0.6mm，雙縫到屏幕的距離為1.5m．今測(cè)得屏幕上7條明條紋之間的距離為9mm，則此單色光的波長約為多少？,答案：610－7m,課堂互動(dòng)講練,如圖4－2－3所示是實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，甲圖是用綠光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，光屏上觀察到的條紋情況，a為中央明紋；乙圖為換另一種顏色的單色光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到的條紋情況，b為此時(shí)中央明條紋，則下列說法正確的是(),圖4－2－3,A．乙圖可能是用紅光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較長B．乙圖可能是用紫光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較長C．乙圖可能是用紫光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較短D．乙圖可能是用紅光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較短,【答案】A,變式訓(xùn)練1用包括紅、綠、紫三種色光的復(fù)色光做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在所產(chǎn)生的干涉條紋中離中心條紋最近的干涉條紋是()A．紅色條紋B．綠色條紋C．紫色條紋D．三種色光的干涉條紋到中心條紋的最近距離都相等,解析：選C.不同色光波長不同，紅光波長最長，紫光波長最短；雙縫干涉中條紋間距與光波長成正比．雙縫干涉現(xiàn)象中將在光屏上產(chǎn)生明、暗相間的干涉條紋，條紋間距與光波長成正比，中心處應(yīng)該是三種單色光的干涉，中央明紋疊加，形成復(fù)色光條紋，考慮到紫光波長最短，紫光的干涉條紋間距最小，所以，靠中心條紋最近的應(yīng)該是紫色條紋．,(2011年北京西城區(qū)模擬)在《用雙縫干涉測(cè)光的波長》實(shí)驗(yàn)中，將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀按要求安裝在光具座上(如圖4－2－4甲)，并選用縫間距d＝0.20mm的雙縫屏．從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離l＝700mm.然后，接通電源使光源正常工作．,圖4－2－4,(1)已知測(cè)量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度．某同學(xué)調(diào)整手輪后，從測(cè)量頭的目鏡看去，第一次映入眼簾的干涉條紋如圖乙(a)所示，圖乙(a)中的數(shù)字是該同學(xué)給各暗紋的編號(hào)，此時(shí)圖乙(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x1＝1.16mm；接著再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖丙(a)所示，此時(shí)圖丙(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x2＝________mm；(2)利用上述測(cè)量結(jié)果，經(jīng)計(jì)算可得兩個(gè)相鄰明紋(或暗紋)間的距離Δx＝________mm；這種色光的波長λ＝________nm.,【答案】(1)15.02(2)2.316.6102,變式訓(xùn)練2某同學(xué)在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)得雙縫間距d＝3.010－3m，雙縫到光屏間的距離為1m，兩次測(cè)量頭手輪上的示數(shù)分別為0.610－3m和6.610－3m，兩次分劃板中心刻線間有5條亮條紋，求該單色光的波長．,答案：4.510－6m,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,