4.4 实验：用双缝干涉测光的波长（导学案）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第一册）

第4节　实验：用双缝干涉测光的波长 导学案 【学习目标】 1.会根据干涉条纹的间距和光的波长之间的关系，确定测量光的波长的实验思路。 2.能设计实验方案并正确操作实验器材，得到明显的干涉条纹。 3.知道两种测量头的操作和读数规则，并获得数据。 4.对测量数据进行整理，得到波长的测量值。 【学习重难点】 1.教学重点：光的干涉的概念及表达式、光的干涉的条件、光的干涉的应用； 2.教学难点：光的干涉的条件、光的干涉的应用。 【知识回顾】 1.螺旋测微器读数方法：读数方法:测量值(mm)=固定刻度数(mm)+可动刻度数(估读一位)× (mm)。 2.相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距Δx＝ 。 【自主预习】 一、实验目的 1．观察白光及单色光的双缝干涉图样。 2．掌握利用公式 测量单色光波长的方法。 二、实验原理 1．测量原理 在双缝干涉实验中，由条纹间距公式 可知，已知双缝间距d，测出双缝到屏的距离l，再测出相邻两明条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx，即可由公式 计算出入射光波长的大小。 2．条纹间距Δx的测量方法 如图甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，然后转动手轮，使分划板向左(向右)移动至分划板的中心刻线与另一相邻亮条纹的中心对齐，如图乙所示，记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出n条亮纹间的距离a，可求出相邻两亮纹间的距离 。 三、实验器材 (包括：光具座、光源、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、滤光片、学生电源、导线、米尺。 【课堂探究】 【新课导入】 同学们，你见过最精密的尺子是什么？可能是千分尺，千分尺的精确度可以达到10-5m,你知道，可光的波长比这个还有小的很多，光的波长是怎样被测量出来的，你能根据之前学习过的知识设计实验方案吗？ 【新课教学】 任务一、实验思路 由双缝干涉亮（暗）纹间距的公式 ，怎样利用这个规律测量某种光的波长？ 任务二、物理量的测量 （1） 实验器材 双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、刻度尺． （2） 物理量的测量 为了达到目标，该实验需要测量那些物理量，怎么测量物理量？ l 的测量： 的测量： 如何测量？ 由于条纹间距宽度较小，如何优化设计？ 任务三、数据分析 （1） 数据分析 提问：如何分析得出结论？ 哪些因素会导致实验有误差？ 任务四、实验方案 （一）实验方案 请根据上述分析设计实验方案，并与其他同学交流？ 上述实验方案在操作过程中注意哪些事项？ 【自我测评】 1．某同学用双缝干涉实验测量某单色光的波长。 (1)实验装置如图所示，将光源放在光具座最左端，由左至右依次放置其他光学元件，①、②两处放置的元件分别为：________、________(选填“双缝”或“单缝”)； (2)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，若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条亮条纹到第7条亮条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝________。 2．某同学利用图示装置测量某单色光的波长，请回答以下问题： (1)装置b为________，作用是____________________。 (2)为使实验现象明显，下列操作有必要的是________。 A．保证单缝与双缝的间距为波长的整数倍 B．使a、b间的距离适当大些 C．使单缝与双缝相互平行 D．把光源置于透镜的焦点上 (3)已知双缝的间距为0.3 mm，实验中测得双缝到屏的距离为1.2 m，第1条亮纹与第5条亮纹间的距离为12.160 mm，则该单色光的波长为________m。 3．在双缝干涉测量波长的实验中，实验装置如图甲所示，用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成。某次实验中，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心(如图乙所示)，记下此时手轮上的读数为xA＝11.1 mm，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数为xB＝15.6 mm。 (1)已知单缝与双缝的距离l1＝60 mm，双缝与屏的距离l2＝500 mm，单缝宽d1＝0.10 mm，双缝间距d2为0.40 mm，写出计算波长λ的表达式，λ＝____________(用xA、xB、l1、l2、d1、d2表示)。求得所测单色光波长为________nm。 (2)若增大双缝的间距，其他条件保持不变，则得到的干涉条纹间距将________(填“变大”“不变”或“变小