第五章 第2节 科学测量：用双缝干涉测光的波长(Word教参)-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册（鲁科版2019）

第2节　科学测量：用双缝干涉测光的波长 核心 素养 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.观察白光及单色光的双缝干涉图样。 2．掌握用公式Δx＝λ测定波长的方法。 3．会用测量头测量条纹间距离。 1.能完成“用双缝干涉实验测光的波长”等实验。 2．能分析实验现象，提出并准确表述在实验中可能出现的物理问题；能在他人帮助下制订实验方案，会解释实验原理，能使用双缝干涉仪等器材收集数据；能分析双缝干涉条纹等信息，测得光的波长；能撰写规范的实验报告，在报告中能呈现设计的实验表格、数据分析过程及实验结论，能有效陈述并讨论交流实验过程中的问题。 3．注意提升实验操作能力与实验数据读取能力。 通过双缝干涉实验，能体会物理实验器材的创新对科学测量的推进作用；有学习物理的内在动机与热情，能感受物理学之美；能认识科学普及的重要性，能在科学普及活动中发挥积极的作用。 [对应学生用书P89] 1．实验目的 (1)用双缝干涉实验装置测量光的波长。 (2)学习测量微小距离的方法。 2．实验器材 光具座、双缝干涉仪(由光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头(如图所示)组成)、学生电源。 3．实验原理与设计 如图所示，与两缝之间的距离d相比，每个狭缝都很窄，所以宽度可以忽略。两缝S1、S2连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0＝l。根据双缝干涉的条纹间距公式可得λ＝·Δy，因此若已知双缝间距d，再测出双缝到屏的距离l和条纹间距Δy，就可以求得光波的波长。 4．实验步骤 (1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示。 (2)接好电源，打开开关，使灯丝正常发光。 (3)调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。 (4)安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距5～10 cm，这时可观察白光的干涉条纹。 (5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。 5．数据处理 (1)安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。 (2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮纹，则相邻两亮条纹间距Δy＝。 (3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的)，然后利用公式Δy＝λ求出波长的值。 (4)重复测量、计算，求出波长的平均值。 6．误差分析 (1)测双缝到屏的距离l带来的误差：可通过选用毫米刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差。 (2)测条纹间距Δy带来的误差： ①干涉条纹没有调到最清晰的程度； ②分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心； ③测量多条亮条纹(或暗条纹)之间的距离时读数不准确。 7．注意事项 (1)双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件。 (2)滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去。 (3)安装时，注意调节确保光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，间距大约5～10 cm。 (4)调节的基本依据： ①照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致； ②干涉条纹不清晰，主要原因是单缝与双缝不平行。 (5)在使用测量头时，应使其中心刻度线对应着亮(暗)条纹的中心。 (6)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近。 1．在调节装置以获得清晰干涉条纹时，应先调节光源高度， 观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上测量头。(　　√　　) 2．在调节装置以获得清晰干涉条纹时，若观察到条纹比较模糊，可以调节拨杆进行调整。(　　√　　) 3．测量某亮条纹间距时，目镜分划板中心刻度线应与亮条纹边缘对齐。(　　×　　) [对应学生用书P90] 探究点一　实验原理与实验步骤　(科学探究之结论) (2021·四川眉山高二期末)某同学利用图甲所示装置测量某种单色光的波长。实验时，他首先接通电源使光源正常发光；之后调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题： (1)图甲中三种仪器A、B、C依次是________。 A．滤光片、单缝、双缝 B．滤光片、双缝、单缝 C．双缝、滤光片、单缝 D．双缝、单缝、滤光片 (2)某次测量时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为________mm。 (3)在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，则________。 A．中间条纹间距较两侧更宽 B．不同色光形成的条纹完全重合 C．双缝间距离越大，则条纹间距离越大 D．遮住一条缝后，屏上仍有明暗相间的条纹 答案：(1)A　(2)0.820　(3)D 解析：(1)根据双缝干涉的原理可知，图甲中的三种仪器A、B、