(教参)第四章 4 实验：用双缝干涉测量光的波长-【精彩三年】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册课程探究与巩固教师用书word+课件PPT（人教版，浙江专用）

4　实验：用双缝干涉测量光的波长 课程解读 课标要点 学科素养 链接浙江选考 会用双缝干涉测量光的波长 科学探究：用双缝干涉测量光的波长 会用双缝干涉测量光的波长 (见学生用书P74) 知识点　用双缝干涉测量光的波长 1．实验原理 如图所示，波长为λ的单色光照射到双缝上。两缝中心之间的距离为d，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，则相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距Δx＝λ。若已知双缝间距d，再测出双缝到__屏__的距离l和相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距Δx，就可以求得该单色光的波长。 2．实验器材 双缝干涉仪(如图所示)，即光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头。另外，还有学生电源、导线、刻度尺等。 3．实验步骤 (1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。 (2)接好光源，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，两者间距为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。 4．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心，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条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮纹，则相邻两条亮纹间距Δx＝。 (3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)。 (4)重复测量、计算，求出波长的平均值。 5．误差分析 (1)光的波长很小，Δx、l的测量对波长λ的测量值影响很大。 (2)在测量l时，一般用毫米刻度尺；而测量Δx时，用千分尺，且采用“累积法”。 (3)多次测量求平均值可以减小误差。 [思辨] 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“”) (1)安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上。(　√　) (2)安装时使单缝、双缝平行且竖直。(　√　) (3)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近。(　√　) (4)测量头在使用时应使中心刻线对齐亮(暗)条纹的中心。(　√　) (5)光经过单缝成为单色光。(　　) (6)红色滤光片的作用为只让红色光透过。(　√　) (7)若光源改为激光光源，则可去除的装置有凸透镜、滤光片、单缝。(　√　) 2．思考题：在双缝干涉实验中，两束光只在屏上发生干涉吗？为什么？ 答案：不是。在双缝到屏之间空间都存在干涉现象，光屏只是为了方便观测干涉现象。 (见学生用书P75) 　　类型一杨氏双缝干涉实验的实验目的和原理 某同学利用图甲所示装置测量某种单色光的波长，接通电源使光源正常发光；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)在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1__>__(填“>”“＝”或“<”)Δx2。 (2)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个刻度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图乙所示，图中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时游标卡尺如图丙所示，读数为x1＝1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丁所示，此时游标卡尺如图戊所示，读数为x2＝__15.02__mm。 　 (3)利用第(2)问测量结果，已知双缝与屏的距离为l，双缝间距为d，计算波长的公式λ＝____(用题目中给出的字母x1、x2、l、d表示)。 (4)另一位同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹中心与分划板中心刻线未对齐，如图己所示。若要使两者对齐，该同学应__D__。 A．仅转动透镜 B．仅旋转滤光片 C．仅拨动拨杆 D．仅旋转测量头 解析：(1)红光的波长大于绿光的波长，由Δx＝λ可知，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1>Δx2。　 (2)由题图戊可知，游标卡尺主尺的读数为1.5 cm，游标尺的读数为1× mm＝0.02 mm，所以读数为x2＝1.5 cm＋0.02 mm＝15.02 mm。 (3)由Δx＝λ，可得λ＝＝。 (4)由题图己可知，亮条纹中心与分划板的中心刻线不对齐时，此时单缝与双缝相互平行，只需转动测量头，将图中的分划板中心刻线调到与亮条纹中心对齐即可，故选D。 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示。 　　 (1)观察到干涉条纹如图乙所示。转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准a时，手轮的读数x1＝1