《成才之路》2018-2019学年高中物理人教版选修3-4课件：第13章 第4节《实验：用双缝干涉测量光的波长》

(3) 把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟 aa′对齐，
画出玻璃砖的另一边bb′。
第十三章
实验
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(4) 在直线 AO 上竖直插上两枚大头针 P1 、 P2 ，透过玻璃砖 观察大头针 P1 、 P2 的像，调整视线方向直到 P2 的像挡住 P1 的 像。再在观察者一侧竖直插上两枚大头针 P3 、 P4 ，使 P3 挡住 P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置。 (5)移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线O′B与bb′
第十三章
实验
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(1)在本题图上画出所需的光路。 (2) 为 了 测 出 棱 镜 的 折 射 率 ， 需 要 测 量 的 是 ________ 和 ________，在图上标出它们。 (3)计算折射率的公式是n＝________。
第十三章
(2)过O点作界面AC的法线FH，量出入射角i及折射角r， sini 则n＝ 或在P1P2直线上取一点E，再在OO′连线的延长线 sinr 上取一点G，使OE＝OG，作垂线EF⊥FH，GH⊥FH，量出 EF 线段EF和线段GH长度，则n＝GH。
答案：(1)见解析图
sini (2)入射角i；折射角r (3) sinr
交于O′，直线O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后
的传播方向。 (6) 连接 OO′ ，入射角 θ1 ＝∠ AON ，折射角 θ2 ＝∠ O′ON′ 。 用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正 弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中。
第十三章 实验
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(2)由杨氏双缝干涉实验中干涉条纹宽度与双缝间距、缝屏距 离、光波波长之间的关系式 Δx＝Ldλ，又因为 d＝2a，所以 Δx ＝2Laλ. [答案] (1)见解析图 (2)Δx＝2Laλ
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本实验的创新之处是光源 S 发射的光和它在平面镜反射的光 进行干涉，得到明暗相间的条纹，而光源 S 与它的像点 S′恰 好相当于杨氏干涉实验中双缝的位置，所以 Δx＝Ldλ 中，双缝 距离 d 可用 SS′间距 2a 代替，公式变成 Δx＝2Laλ.
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实验的改进与创新 1801 年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性 质.1834 年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称 为洛埃镜实验)． (1)洛埃镜实验的基本装置如图所示，S 为单色光源，M 为一 平面镜．试用平面镜成像作图法画出 S 经平面镜反射后的光 与直接发出的光在光屏上相交的区域．
即可由公式 λ＝dl Δx 计算出入射光波长的大小．
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2．测量 Δx 的方法：测量头由分划板、目镜、手轮等构成， 如图所示，测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与干涉 条纹平行，然后转动手轮，使分划板向左(或向右)移动至分划 板的中心刻线与条纹的中心对齐，记下此时读数，再转动手 轮，用同样的方法测出 n 个亮纹间的距离 a，则可求出相邻 两亮纹间的距离 Δx＝n－a 1.
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第十三章 光
内容(nèiróng)总结
No

实验：用双缝干涉测量光的波长【教学目标】（一）物理观念1.了解实验装置，知道实验原理及需要测量的物理量；2.掌握明条纹（或暗条纹）间距的计算公式；3.知道测量头的使用方法及滤光片和遮光筒的作用，理解实验中为了满足干涉条件采用的方法；4.知道获得理想干涉条纹的实验操作要求。

（二）科学思维1.会用控制变量法分别研究光的颜色、双缝距离及双缝到光屏的距离等与条纹间距的关系；2.会用累积法减少实验中的偶然误差。

（三）科学探究1.培养学生的动手能力和分析处理“故障”的能力；2.经历实验过程，体会条纹间距测量时的实验方法及注意点；3.会根据实验原理独立设计实验数据记录表并记录数据，进一步提升学生的科学探究意识；4.会根据给出的波长表达式计算不同颜色光的波长。

（四）科学态度与责任1.经历科学探究与知识建构过程，培养学生的科学研究态度和团队合作意识，体验探索科学的艰辛与喜悦；2.通过探究学习活动，懂得严谨科学态度的重要性，增强理论联系实际的自觉性。

3.体会用宏观量测量微观量的方法，对学生进行物理方法的教育。

【教学重点】双缝干涉测量单色光的波长的实验原理及实验操作。

【教学难点】△x、L、d、λ的准确测量。

【教学方法】复习提问，定性分析，理论推导，实验探究。

【教学用具】激光笔（红绿）、光屏（白板）、学生实验配套仪器、多媒体设备、光传感器。

【教学过程】（一）复习引入1.光的干涉产生稳定的干涉图样的条件？两列光波频率相同、相位差恒定、振动方向一致。

2.明、暗条纹产生的条件？当屏上某点到两个狭缝的路程差△δ=2n·λ/2,n=0、1、2、3﹒﹒﹒时，出现明纹；当△δ=（2n+1）·λ/2,n=0、1、2、3﹒﹒﹒时，出现暗纹。

那么干涉条纹的间距又与哪些因素有关呢？（二）进行新课1．实验原理（1）定性探究通过实验演示，采用控制变量法探究与可能的影响因素之间的关系，定性得出结论。

（2）定量表达相邻两条明条纹间距Δx ，与入射光波长λ，双缝S 1、S 2间距d 及双缝与屏的距离L 有关，其关系式为：Δx =d L λ，只要测出L ，d ，Δx ，根据这一关系就可求出光波波长λ。

【解析】 由条纹间距公式Δ x＝dl λ ，d 指双缝间距离， l 是双缝到屏的距离，可知：A 项中 l 减小，Δ x 变小；B 项 中 λ 变大，Δ x 变大；D 项中 d 变大，Δ x 变小．故 A、B、 D 正确．将单缝向双缝移动一小段距离后，对条纹间距没有 影响，故 C 错；滤光片的作用是为了得到单色光，去掉滤光 片后，干涉条纹成为彩色条纹，故 E 错．
x2＝8 mm＋0.05×19 mm＝8.95 mm. 由干涉条纹的相邻亮纹间距公式Δ x＝dl λ 得 λ ＝Δ xl·d＝dl ×x2－5 x1＝5dl(x2－x1) 代入数据得 λ ＝50×.2600××1100－－32×(8.95－0.85)×10－3 m＝5.4×10－7 m.
(2)发生双缝干涉的条件是两列光波频率相等，而 ν 红<ν 绿，不能发生干涉，但光仍能通过双缝传播到屏上，C 正确．
一、实验过程 1. 按图 13－4－3 所示安装仪器．
图 13－4－3
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．
3. 使光源发光，在光源和单缝之间加红(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)．
【答案】 ABD
仪器的使用和数据处理
(2012·潍坊高二检测)在“用双缝干涉测光的波 长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如 图 13－4－5 甲所示，并选用缝间距 d＝0.2 mm 的双缝屏．从 仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离 l＝700 mm.然 后，接通电源使光源正常工作．
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4 实验：用双缝干涉测量光的波长