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人教版 (2019)选择性必修 第一册第四章 光4 实验：用双缝干涉测量光的波长图文课件ppt
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第四章2022内容索引实验探究 新知导学典例精讲 释疑解惑随堂练习课标定位素养阐释1.观察白光及单色光的双缝干涉图样。2.理解用双缝干涉实验测量单色光的波长的原理。3.掌握实验操作、数据处理及注意事项。1.理解用双缝干涉实验测波长的原理,形成科学思维。2.通过实验操作、数据测量与处理,培养科学探究能力,并形成科学态度。实验探究 新知导学1.实验原理在双缝干涉实验中,d是双缝间距,是已知的;l是双缝到屏的距离,可以测出。那么,只要测出相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx,即可由公式λ= 计算出入射光波长的大小。2.实验器材双缝干涉仪,即光具座、光源、透镜、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,如图所示。(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5~10 cm,这时可观察白光的干涉条纹。(5)在单缝前装上滤光片,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条亮条纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心,记下此时手轮上的读数a2,将该条纹记为第n条亮条纹,则相邻两亮条纹间距Δx= 。(3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的)。(4)重复测量、计算,求出波长的平均值。5.注意事项(1)放置单缝和双缝时,必须使缝平行。(2)要保证光源、透镜、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上。(3)测量头的中心刻线要对着亮(或暗)条纹的中心。(4)要多测几条亮条纹(或暗条纹)中心间的距离,再求Δx。(5)照在屏上的光很弱,主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴,干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行。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Δx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测量多条亮条纹间距离时读数不准确。典例精讲 释疑解惑【例题1】 用双缝干涉测光的波长,实验中采用双缝干涉仪,它包括以下元件:A.白炽灯B.单缝C.光屏D.双缝(双缝和光屏连在遮光筒上)E.透镜(1)把以上元件安装在光具座上时,正确的排列顺序是A (A已写好)。(2)本实验的实验步骤有①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;②按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;③用刻度尺测量双缝到屏的距离;④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。在操作步骤②时还应注意 和 。 (3)正确调节后,在屏上观察到红光干涉条纹,用测量头测出10条红亮纹间的距离为a;改用绿色滤光片,其他条件不变,用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b,则一定有 大于 。 答案:(1)EBDC (2)单缝与双缝的间距为5~10 cm 使单缝与双缝相互平行 (3)a b解析:(1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为光源、滤光片、单缝、双缝、屏。(2)单缝与双缝的间距为5~10 cm,使单缝与双缝相互平行。保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在遮光筒轴线上。(3)由Δx= λ知,波长越长,条纹越宽,间距越大,可得出a一定大于b。【例题2】 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。(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50个分度。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(a)所示,图乙(a)中的数字是该同学给各暗条纹的编号,此时图乙(b)中游标尺上的读数x1=1.16 mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示,此时图丙(b)中游标尺上的读数x2= mm; (2)利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明条纹(或暗条纹)间的距离Δx= mm;这种色光的波长λ= nm。 答案:(1)15.02 (2)2.31 6.6×102随堂练习1.(干涉条纹间距改变)(多选)利用图中装置研究双缝干涉现象时,下面几种说法正确的是( )A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽D.换一个双缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄答案:ABD解析:由条纹间距公式Δx= λ可知,A项中l减小,Δx变小;B项中λ变大,Δx变大;D项中d变大,Δx变小,故A、B、D正确。2.(数据处理)在用双缝干涉测光的波长的实验中,调节分划板的位置,使分划板中心刻线对齐某亮条纹的中心,测量如图所示,此时螺旋测微器的读数是 mm。转动手轮,使分划线向一侧移动到另一亮条纹中心位置,由螺旋测微器再读出一组数。若实验测得的4条亮条纹中心间的距离Δx=0.960 mm。已知双缝间距d=1.5 mm,双缝到屏的距离l=100 cm,则对应的光波波长为λ= cm。 答案:1.180 4.8×10-5解析:根据螺旋测微器的读数规则,读数为1.180 mm;3.(实验器材选取与数据处理)在用双缝干涉测光的波长的实验中,装置如图甲所示,双缝间的距离d=3 mm。(1)若测定红光的波长,应选用 色滤光片,实验时需要测定的物理量有 和 。 (2)若测得双缝与屏之间的距离为0.70 m,通过测量头(与螺旋测微器原理相同)观察第1条亮条纹的位置如图乙所示,第5条亮条纹的位置如图丙所示,则可求出红光的波长λ= m。(结果保留一位有效数字) 答案:(1)红 双缝到屏的距离l n条亮(或暗)纹间距离a (2)7×10-7
第四章2022内容索引实验探究 新知导学典例精讲 释疑解惑随堂练习课标定位素养阐释1.观察白光及单色光的双缝干涉图样。2.理解用双缝干涉实验测量单色光的波长的原理。3.掌握实验操作、数据处理及注意事项。1.理解用双缝干涉实验测波长的原理,形成科学思维。2.通过实验操作、数据测量与处理,培养科学探究能力,并形成科学态度。实验探究 新知导学1.实验原理在双缝干涉实验中,d是双缝间距,是已知的;l是双缝到屏的距离,可以测出。那么,只要测出相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx,即可由公式λ= 计算出入射光波长的大小。2.实验器材双缝干涉仪,即光具座、光源、透镜、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,如图所示。(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5~10 cm,这时可观察白光的干涉条纹。(5)在单缝前装上滤光片,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条亮条纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心,记下此时手轮上的读数a2,将该条纹记为第n条亮条纹,则相邻两亮条纹间距Δx= 。(3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的)。(4)重复测量、计算,求出波长的平均值。5.注意事项(1)放置单缝和双缝时,必须使缝平行。(2)要保证光源、透镜、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上。(3)测量头的中心刻线要对着亮(或暗)条纹的中心。(4)要多测几条亮条纹(或暗条纹)中心间的距离,再求Δx。(5)照在屏上的光很弱,主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴,干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行。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Δx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测量多条亮条纹间距离时读数不准确。典例精讲 释疑解惑【例题1】 用双缝干涉测光的波长,实验中采用双缝干涉仪,它包括以下元件:A.白炽灯B.单缝C.光屏D.双缝(双缝和光屏连在遮光筒上)E.透镜(1)把以上元件安装在光具座上时,正确的排列顺序是A (A已写好)。(2)本实验的实验步骤有①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;②按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;③用刻度尺测量双缝到屏的距离;④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。在操作步骤②时还应注意 和 。 (3)正确调节后,在屏上观察到红光干涉条纹,用测量头测出10条红亮纹间的距离为a;改用绿色滤光片,其他条件不变,用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b,则一定有 大于 。 答案:(1)EBDC (2)单缝与双缝的间距为5~10 cm 使单缝与双缝相互平行 (3)a b解析:(1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为光源、滤光片、单缝、双缝、屏。(2)单缝与双缝的间距为5~10 cm,使单缝与双缝相互平行。保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在遮光筒轴线上。(3)由Δx= λ知,波长越长,条纹越宽,间距越大,可得出a一定大于b。【例题2】 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。(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50个分度。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(a)所示,图乙(a)中的数字是该同学给各暗条纹的编号,此时图乙(b)中游标尺上的读数x1=1.16 mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示,此时图丙(b)中游标尺上的读数x2= mm; (2)利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明条纹(或暗条纹)间的距离Δx= mm;这种色光的波长λ= nm。 答案:(1)15.02 (2)2.31 6.6×102随堂练习1.(干涉条纹间距改变)(多选)利用图中装置研究双缝干涉现象时,下面几种说法正确的是( )A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽D.换一个双缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄答案:ABD解析:由条纹间距公式Δx= λ可知,A项中l减小,Δx变小;B项中λ变大,Δx变大;D项中d变大,Δx变小,故A、B、D正确。2.(数据处理)在用双缝干涉测光的波长的实验中,调节分划板的位置,使分划板中心刻线对齐某亮条纹的中心,测量如图所示,此时螺旋测微器的读数是 mm。转动手轮,使分划线向一侧移动到另一亮条纹中心位置,由螺旋测微器再读出一组数。若实验测得的4条亮条纹中心间的距离Δx=0.960 mm。已知双缝间距d=1.5 mm,双缝到屏的距离l=100 cm,则对应的光波波长为λ= cm。 答案:1.180 4.8×10-5解析:根据螺旋测微器的读数规则,读数为1.180 mm;3.(实验器材选取与数据处理)在用双缝干涉测光的波长的实验中,装置如图甲所示,双缝间的距离d=3 mm。(1)若测定红光的波长,应选用 色滤光片,实验时需要测定的物理量有 和 。 (2)若测得双缝与屏之间的距离为0.70 m,通过测量头(与螺旋测微器原理相同)观察第1条亮条纹的位置如图乙所示,第5条亮条纹的位置如图丙所示,则可求出红光的波长λ= m。(结果保留一位有效数字) 答案:(1)红 双缝到屏的距离l n条亮(或暗)纹间距离a (2)7×10-7
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