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4.4实验：用双缝干涉测量光的波长学案
一学科核心素养
【物理观念】通过杨氏双缝干涉实验的结论求解不同频率色光的波长；
【科学思维】通过公式，求出，清楚公式中各物理参数的意义；
【科学探究】通过实验进行探究或验证，对物体双缝干涉加深理解；
【科学态度与责任】充分体会物理与数学的关联性，知道物理是一门实验科学需要数学理论的支持，在清楚学习物理时实验的重要性的同时，也要体会数理不分家的学习理念。
二学习重难点
【重点】实验中各参数的物理意义、通过游标卡尺或螺旋测微器测量条纹间距；
【难点】实验数据分析。
三课前预习
1．如图所示是用激光器、缝间距可调节的双缝屏、光屏等器材研究光的干涉现象的装置．实验中用激光照射双缝，其目的是产生________相同的两束光；为了增大光屏上干涉条纹的间距，只调节双缝间隙Δs，其它条件不变，应使Δs________（填“增大”或“减小”）；如果将红光换为紫光，其它条件不变，光屏上干涉条纹的间距将________（填“增大”或“减小”）．
2．注意事项
（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______上，并使单缝、双缝______且间距适当；
（2）光源灯丝最好为______灯丝，并与单缝______且靠近；
（3）调节的基本依据：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒______所致；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝______所致。
3．实验过程
（1）观察双缝干涉图样
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______到达光屏；
④安装单缝和双缝，尽量使缝的______位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝______，二者间距约为5～10cm；
⑤在单缝和光源间放上______，观察单色光的干涉条纹；
（2）测定单色光的波长
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______，记下此时手轮上的读数，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______，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第n条亮条纹；
③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l（d是已知的）；
④改变双缝间的距离d，双缝到屏的距离l，重复测量。
4．数据处理
（1）条纹间距；
（2）波长λ=______；
（3）计算多组数据，求λ的平均值。
5．双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头另外，还有______、导线、______等
6．在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节________和________的中心均位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直并且互相平行.当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺测出n条明纹间距离a，则两条相邻明条纹间的距离Δx=________，双缝到毛玻璃屏的距离L用________测量，用公式________可以测出单色光的波长．
7．某同学在《用双缝干涉测光的波长》的实验中，实验装置如图8所示。使用的双缝的间距为0.025cm。实验时，首先调节________和__________的中心位于遮光筒的中心轴线上，并使_________和________竖直且互相平行。当屏上出现了干涉图样后，通过测量头（与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500mm）观察第一条亮纹的位置如图（a）所示，第五条亮纹位置如图（b）所示，测出双缝与屏的距离为50.00cm，则待测光的波长λ=___________nm。
8．如图所示利用激光完成“双缝干涉”实验，双缝的作用是______________，观察到的现象是______________．
四自我检测
1．用双缝干涉测量光的波长实验装置如图所示，得到不同色光、不同双缝的干涉条纹，如图甲、乙、丙所示。甲、乙为不同单色光通过相同双缝产生的条纹，乙、丙为同种单色光通过不同双缝产生的条纹，则（　　）
A．若单缝和双缝不平行，毛玻璃上没有干涉条纹
B．在遮光筒中没有干涉现象发生
C．甲图单色光波长小于乙图单色光波长
D．乙图双缝间距小于丙图双缝间距
2．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中（实验装置如图），下列说法正确的是（ ）
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距
C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐
D．将滤光片放在单缝与双缝之间将改变实验结果
3．下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是（　　）
A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源
B．用红光和绿光分别做双缝干涉实验（λ红>λ绿），绿光干涉图样的条纹间距比红光大
C．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源
D．在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生
4．在“用双缝干涉测光的波长”实验中（实验装置如图）:
下列说法哪一个是错误的（　　）（填选项前的字母）
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐
C．为了减小测量误差，可用测微目镜测出条亮纹中心间的距离，求出相邻两条亮纹间距
5．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，下列说法正确的是（　　）
A．调节光源高度，使光束沿着遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．仅将单缝向双缝靠近，则条纹间距增大
C．实验中将6个条纹间距误数成7个，测得的波长值偏大
D．将绿光变成红光，则条纹间距变大
6．观察双缝干涉图样的实验装置如图所示，用绿色滤光片时从目镜中可以看到绿色的干涉条纹，在其他条件不变的情况下，下列操作可以使条纹的间距变大的是（　　）
A．换成紫色滤光片 B．换成缝宽更大的单缝
C．换成间距更小的双缝 D．换成双缝到屏的距离更小的遮光筒
7．以下是一些有关高中物理实验的描述，其中不正确的是（ ）
A．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，其他条件不变，换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距将变窄
B．在“验证动量守恒定律”实验中，斜槽可以不光滑，但必须保持其末端切线水平
C．在“用单摆测定重力加速度”实验中如果摆长测量无误，但测得的g值偏小，其原因可能是将全振动的次数n误计为n-1
D．在测定玻璃折射率实验中，玻璃砖界面aa′与bb′间的距离越小实验误差越小
8．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，光源与屏之间应依次放置（　　）
A．单缝、滤光片、双缝 B．滤光片、单缝、双缝
C．滤光片、双缝、单缝 D．双缝、单缝、滤光片
9．某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，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，若想减少从目镜中观察到的条纹个数，该同学可（　　）
A．将单缝靠近双缝 B．将单缝远离双缝
C．将屏向远离双缝的方向移动 D．将屏向靠近双缝的方向移动
10．如图所示，某同学对双缝干涉实验装置进行调节并观察实验现象，下述现象中能够观察到的是（　　）
A．将滤光片由红色的换成蓝色的，干涉条纹间距变宽
B．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
C．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
D．去掉滤光片后，干涉现象消失
参考答案：
三课前预习
1． 频率 减小 减小
2． 中心轴线 平行 线状 平行 不共轴 不平行
3． 遮光筒轴线 中点 平行 滤光片 中央 中央
4．
5． 学生电源 刻度尺
6． 光源 滤光片 毫米刻度尺
7． 光源 滤光片 单缝屏 双缝屏 594nm
8． 得到频率相等的两束光 明暗相间、等宽等亮的条纹
四自我检测
1．C
2．C
3．C
4．A
5．D
6．C
7．D
8．B
9．C
10．C

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