2017-2018学年人教版选修3-4 第十三章 4.实验：用双缝干涉测量光的波长 作业

第三课时 实验：用双缝干涉测量光的波长课前预习知识预览1。

实验目的(1）会推导相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是______________________.（2)观察白光及单色光的双缝干涉图样。

（3)测单色光的波长。

答案:Δx=dL λ 2.实验器材光具座、单缝片、双缝片、滤光片(红、绿色各一片）、遮光筒、光源、测量头（目镜、游标卡、分划板、滑块、手轮）.3.实验原理（1)如果双缝光源的相位相同，双缝到屏上任一点P 的路程差___________时，加强(亮条纹）；___________时,减弱(暗条纹)。

屏上应出现明暗相间的条纹。

（2)光通过双缝干涉仪上的单缝和双缝后，得到振动情况完全相同的光，它们在双缝后面空间互相叠加，会发生干涉现象.若用单色光照射,在屏上会得到明暗相间的条纹；若用白光照射，可观察到屏上出现彩色条纹。

(3)由公式___________可计算波长。

其中双缝间距离d 是已知的，双缝到屏的距离可以用米尺测出，条纹间距Δx 用测量头测出。

答案：(1）Δx=nλ （2)Δx=（2n+1）2λ (3)λ=L x d ∆ 4.实验步骤（1)按图13-3-1所示安装仪器。

（2）将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的中心轴线上。

图13—3-1(3）使光源发光，在光源和单缝之间加红（或绿）色滤光片,让通过后的条形光斑恰好落在双缝上,通过遮光筒上的测量头,仔细调节目镜，观察单色光的干涉条纹，撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩色条纹）。

(4)加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮,划板的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下手轮的读数，然后继续转动使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐另一条纹中心，记下此时手轮读数和移过分划板中心刻度线的条纹数n。

(5)将两次手轮的读数相减，求出n条亮纹间的距离a,利用公式dΔx，求出此单色光Δx=a/(n—1），算出条纹间距，然后利用公式λ=L的波长λ(d、L仪器中都已给出)。

第4节实验：用双缝干涉测量光的波长1．(多选)如图所示是“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置示意图，图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是双缝，⑤是光屏。

下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是()A．增大③和④之间的距离B．增大④和⑤之间的距离C．已知λ绿<λ红，将绿色滤光片改成红色滤光片D．增大双缝之间的距离答案BC解析光屏上相邻两条亮纹之间距离Δx＝ldλ，④和⑤之间的距离等于l，增大④和⑤之间的距离可增大相邻两条亮纹之间距离，B正确；将绿色滤光片改成红色滤光片，增大了入射光的波长，相邻两条亮纹之间距离增大，C正确；增大双缝之间的距离d，相邻两条亮纹之间距离减小，D错误；增大③和④之间的距离，不会改变相邻两条亮纹之间的距离，A错误。

2．(多选)某同学在做双缝干涉实验时，安装好实验装置，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于()A．光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大B．滤光片、单缝、双缝的中心在同一高度C．单缝与双缝不平行D．光源发出的光束太强答案AC解析安装实验器件时要注意：光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合，光源与光屏正面相对，滤光片、单缝和双缝的中心要在同一高度，且在遮光筒的轴线上，单缝与双缝要互相平行才能使实验成功。

当然还要使光源发出的光束不能太暗，A、C正确。

3．在双缝干涉实验中，一钠灯发出波长为589 nm的光，在距双缝1.00 m 的屏上形成干涉图样。

观察和测量图样上相邻两亮条纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距应为()A．2.06×10－7 m B．2.06×10－4 mC．1.68×10－4 m D．1.68×10－3 m答案 C解析在双缝干涉实验中，相邻亮条纹间距Δx、双缝间距d与双缝到屏的距离l间的关系为Δx＝ldλ，则双缝间距d＝lλΔx＝1.00×589×10－90.350×10－2m≈1.68×10－4m。

2017-2018学年度人教版选修3-4^13.4用双缝干涉测量光的波长作业1.为证明实物粒子也具有波动性，某实验小组用电子束做双缝干涉实验。

实验时用50kV 电压加速电子朿，然后垂直射到间距为1mm的双缝上，在与双缝距离约为35cm的光屏上得到了干涉条纹。

该条纹与托马斯•杨用可见光做的双缝干涉实验所得到的图样基本相同，但条纹间距很小。

这是对德布罗意物质波理论的又一次实验验证。

根据德布罗h意理论，实物粒子也具有波动性，其波长久=才，其中h为普朗克常量，P为电子的动量。

下列说法正确的是A.只增大加速电子的电压，可以使干涉条纹间距变大B.只减小加速电子的电压，可以使干涉条纹间距变大C.只增大双缝间的距离，可以使干涉条纹间距变大D.只减小双缝到光屏的距离，可以使干涉条纹间距变大2.一朿由两种频率不同的单色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则a、b两束光A.垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长B.从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的大C.分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小D.若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸111的光电子最大初动能大3.单缝衍射实验屮所产生图样的中央亮条纹宽度的一半与单缝宽度、光的波长、缝屏距离的关系，和双缝干涉实验中所产生图样的相邻两亮条纹间距与双缝间距、光的波长、缝屏距离的关系相同。

利用单缝衍射实验可以测量金属的线膨胀系数，线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理量。

下图是实验的示意图，挡光片A固定，挡光片B 放置在待测金属棒上端，A、B间形成平直的狭缝，激光通过狭缝，在光屏上形成衍射图样，温度升高，金属棒碰撞使得狭缝宽度发生变化，衍射图样也随Z发生变化。

在激光波长已知的情况下，通过测量缝屏距离和中央亮条纹宽度，可算出狭缝宽度及变化, 进而计算出金属的线膨胀系数。

下列说法正确的是（）光屏A.使用激光波长越短，其它实验条件不变，中央亮条纹宽度越宽B.相同实验条件下，金属的膨胀量越大，屮央亮条纹宽度越窄C.相同实验条件下，屮央亮条纹宽度变化越大，说明金属膨胀量越大D.狭缝到光屏距离越大，其它实验条件相同，测得金属的线膨胀系数越大4.彩虹的产生原因是光的色散，如图所示为太阳光射到空气中小水珠吋的部分光路图，其中a、b为两种单色光.以下说法正确的是（）A.在真空中a光波长小于b光波长B.在真空中a光速度大于b光速度C.用同一单缝衍射装置看到的a光衍射条纹的中央亮纹比b光的窄D.用同一双缝干涉装置看到的a光干涉条纹间距比b光干涉条纹间距宽5.甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，相邻两个亮条纹的中心距离分别记为AX］和4X2,已知△X1MX2。

高中人教版物理课时13.4实验:用双缝干涉测量光的波长1.了解“用双缝干涉测量光的波长”的实验原理,知道影响干涉条纹宽度的因素。

2.经历用双缝干涉测量光的波长的实验过程,加深对双缝干涉图样的认识和理解,养成合作意识。

重点难点:利用双缝干涉测量光的波长实验,对相邻亮条纹中心间距公式的推导及应用。

教学建议:本节主要讲相邻亮(暗)条纹中心间距的表达式,并依据该式测定单色光的波长。

要注意相邻亮条纹中心间距公式的推导,相邻亮条纹距离实际上是其中心的距离。

尤其是要处理好两个方面的问题:一是推导过程中的两次近似处理,二是推导过程中出现的正负号的含义和k值的意义。

对于用双缝干涉测量光的波长的实验,要使学生先理解实验原理,通过思考与讨论,提出猜想,引导学生积极思考并最大限度地自主完成实验。

导入新课:你见过的最精密的尺子是什么?可能是千分尺。

千分尺的精度可以达到10-5 m,但光的波长比这个还要小得多,光的波长是怎样测量的呢?1.实验原理如图所示,设双缝S1、S2之间的距离为d,双缝到光屏的距离为l,入射光的波长为λ,相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是Δx,则在双缝干涉中相邻两个亮条纹或暗条纹中心间距的公式是①Δx=λ。

2.观察双缝干涉图样(1)双缝干涉的实验装置示意图如图所示(请写出各部分的名称)。

a.②光源、b.③滤光片、c.④单缝、d.⑤双缝。

(2)观察双缝干涉图样时,单缝和双缝要相互⑥平行,尽量使缝的中心位于遮光筒的⑦轴线上。

3.测定单色光的波长实验中用于测量干涉条纹间距的仪器叫测量头,其外形如图所示。

(1)测量头由⑧分划板、⑨目镜和手轮三部分构成。

(2)转动手轮,⑩分划板会左右移动,测量时从手轮上读取测量数据,手轮的使用与螺旋测微器类似。

1.当角θ很小时,用弧度表示的θ与其正切值、正弦值是什么关系?解答: 三者近似相等。

2.从公式Δx=λ得知,改变哪些条件便于测量?解答: 减小两缝间距d,增大缝到屏的距离l。

实验：用双缝干涉测光的波长寄语：细节决定成败。

【实验目的】：了解光波产生稳定的干涉现象的条件；观察双缝干涉图样；了解测量头的构造及使用方法；测定单色光的波长。

【实验原理】：光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，干涉条纹可从屏上观察到。

图样中相邻两条亮(暗)纹间的距离△x 与双缝间的距离d、双缝到屏的距离L、单色光的波长λ之间满足。

通过测量d、L、Δx就可计算出光的波长。

一．请同学们证明由于两缝之间的距离远远小于缝到屏的距离，所以有另一方面化简得因为当两列波的路程差为波长的整数倍时，屏上出现亮纹。

所以亮条纹中心的位置为：相邻两个亮条纹或暗纹的中心间距是：二 . 条纹间距的测量1.测量头的构成及使用：由、、等构成。

转动手轮，分划板会移动。

测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的（如图），记下此时手轮上的读数。

转动，使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心，记下此时手轮上的读数。

两次读数之差就表示这两条条纹间的距离。

1.数据的处理方法：测出n个亮纹间的距离a，然后求出相邻两个亮条纹间的距离。

【实验器材】：双缝干涉仪、米尺、测量头。

【实验步骤】：一、观察双缝干涉图样：1．如图所示，把直径约10cm、长约1m的遮光简水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏。

2．取下双缝，打开光源，调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。

3．放好单缝和双缝，单缝和双缝间的距离约为5 cm～10 cm，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时在屏上就会看到白光的双缝干涉图样。

4. 在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的双缝干涉图样。

5．分别改变滤光片和双缝，观察干涉图样的变化。

二、测定单色光的波长：6．已知双缝间的距离d，用米尺测出双缝到屏的距离L，用测量头测出相邻两条亮(暗)纹间的距离△x，由，算单色光的波长。

为了减小误差，可测出n条亮纹(暗)纹间的距离a，则可以求出相邻两条亮（暗）纹间的距离△x=a／（n-1）。