高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊4 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測量光的波長精品ppt課件

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實(shí)驗(yàn):用雙縫干涉測量光的波長
第4章 第4節(jié)
人教版高中物理選擇性必修1
板書設(shè)計(jì)
作業(yè)布置
拓展提高
課堂總結(jié)
前面我們通過理論推導(dǎo)，得到了雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中干涉條紋的間距和光的波長之間的關(guān)系，即 。本節(jié)我們利用該結(jié)果，通過雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測量光的波長。
新知導(dǎo)入
問題1：雙縫干涉相鄰亮條紋的間距和光的波長有怎樣的關(guān)系?怎樣才能得到雙縫干涉條紋?問題2：測量波長需要測量哪些量?可用什么器材測量?問題3：怎樣增大(或減小)亮條紋的寬度?哪些是可以改變的，哪些是很難改變的?問題4：換用不同顏色的濾光片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，干涉條紋間的距離會怎祥變化?問題5：實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)記錄的數(shù)據(jù)有哪些?問題6：白光的干涉條紋有什么特點(diǎn)?用自光實(shí)驗(yàn)時(shí)會存在什么問題?
新知講解
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件；(2)觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣；(2)掌握測定單色光的波長的方法。
二、實(shí)驗(yàn)原理
單色光通過單縫后，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，圖樣中相鄰兩條亮（暗）紋間的距離△x與雙縫間的距離d、雙縫到屏的距離L、單色光的波長λ之間滿足
新知講解
三、實(shí)驗(yàn)器材
雙縫干涉儀(包括：光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、光屏及測量頭，其中測量頭又包括：分劃板、目鏡、手輪等)、學(xué)生電源、導(dǎo)線、米尺。
新知講解
1、器材的安裝與調(diào)整(1)先將光源(線狀光源)、遮光筒依次放于光具座上，調(diào)整光源的高度，使它發(fā)出的一束光沿著遮光筒的軸線把屏照亮。
(2)將單縫和雙縫安裝在光具座上，使線狀光源、單縫及雙縫三者的中心位于遮光筒的軸線上，并注意使雙縫與單縫相互平行，在遮光筒有光屏一端安裝測量頭，調(diào)整分劃板位置到分劃板中心刻線位于光屏中央。
四、實(shí)驗(yàn)步驟
新知講解
2、觀察 （1）調(diào)單縫與雙縫間距為幾厘米時(shí)，觀察白光的干涉條紋. （2）在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋.
新知講解
3、記錄 （1）調(diào)節(jié)測量頭，使分劃板中心刻度線對齊第1條亮條紋的中心，記下手輪上的讀數(shù)a1,轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板向一側(cè)移動(dòng)，當(dāng)分劃板中心刻度線與第n條相鄰的明條紋中心對齊時(shí)，記下手輪上的刻度數(shù)a2,則相鄰兩條紋間的距離（條紋寬度） （2）換用不同的濾光片，測量其他色光的波長.
新知講解
五、數(shù)據(jù)分析
六、注意事項(xiàng)(1)放置單縫和雙縫時(shí)，必須使縫平行。(2)要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一條軸線上。(3)測量頭的中心刻線要對著亮(或暗)紋的中心。(4)要多測幾條亮紋(或暗紋)中心間的距離，再求Δx。(5)照在像屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫、測量頭與遮光筒不共軸所致，干涉條紋不清晰一般是因?yàn)閱慰p與雙縫不平行。
新知講解
七、誤差分析(1)測雙縫到屏的距離 l 帶來的誤差，可通過選用毫米刻度尺，進(jìn)行多次測量求平均值的辦法減小誤差。(2)測條紋間距Δx帶來的誤差。①干涉條紋沒有調(diào)到最清晰的程度。②分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于條紋中心。③測量多條亮條紋間距離時(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)確。
新知講解
1、在用雙縫干涉測光的波長實(shí)驗(yàn)中(實(shí)驗(yàn)裝置如圖):(1)下列說法錯(cuò)誤的是　　　　。(填選項(xiàng)前的字母)?A.調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時(shí),應(yīng)放上單縫和雙縫B.測量某條干涉亮紋位置時(shí),應(yīng)使測微目鏡分劃板中心刻線與該亮紋的中心對齊C.為了減少測量誤差,可用測微目鏡測出n條亮紋間的距離a,求出相鄰兩條亮紋 間距
(2)測量某亮紋位置時(shí),手輪上的示數(shù)如圖,其示數(shù)為 mm。?
A
1.970
課堂練習(xí)
解析：(1)應(yīng)先調(diào)節(jié)光源高度、遮光筒中心及光屏中心后再放上單、雙縫,選項(xiàng)A不正確。測微目鏡分劃板中心刻線應(yīng)與亮紋中心對齊,使得移動(dòng)過程測出的條紋間距較為準(zhǔn)確,選項(xiàng)B正確。測微目鏡移過n條亮紋,則亮條紋間距Δx= ,選項(xiàng)C正確。故選A。(2)主尺讀數(shù)是1.5 mm,螺旋讀數(shù)是47.0×0.01 mm,因此示數(shù)為1.970 mm。答案：(1) A　 (2)1.970
課堂練習(xí)
1、(多選)某同學(xué)在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,在光屏上卻觀察不到干涉圖樣,這可能是由于(　　)A.光束的中央軸線與遮光筒的軸線不一致,相差較大B.濾光片、單縫、雙縫的中心在同一高度C.單縫與雙縫不平行D.光源發(fā)出的光束太強(qiáng)
解析：光束的中央軸線與遮光筒的軸線不一致,單、雙縫不平行都可能造成看不到干涉圖樣。選項(xiàng)A、C正確。
AC
拓展提高
2、(多選)某同學(xué)按實(shí)驗(yàn)裝置安裝好儀器后,觀察光的干涉現(xiàn)象,獲得成功。若他在此基礎(chǔ)上對儀器的安裝有如下改動(dòng),則仍能使實(shí)驗(yàn)成功的是( 　　)A.將遮光筒的光屏向靠近雙縫的方向移動(dòng)少許,其他不動(dòng)B.將濾光片移至單縫和雙縫之間,其他不動(dòng)C.將單縫向雙縫移動(dòng)少許,其他不動(dòng)D.將單縫與雙縫的位置互換,其他不動(dòng)
解析：干涉條紋是雙縫發(fā)出的光疊加的結(jié)果,雙縫后面的區(qū)域處處存在光,所以移動(dòng)光屏或改變單縫與雙縫間距,條紋仍然形成,故A、C正確;將濾光片移至單縫和雙縫之間,照到雙縫上的光仍是振動(dòng)情況完全一樣的光源,故B正確;將單縫與雙縫的位置互換,失去了產(chǎn)生干涉的條件,故D錯(cuò)誤。
ABC
拓展提高
3、雙縫干涉測光的波長的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,已知單縫與雙縫間的距離l1=100 mm,雙縫與屏的距離l2=700 mm,雙縫間距d=0.25 mm。用測量頭來測量亮紋中心的距離。測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成,轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板左右移動(dòng),讓分劃板的中心刻線對準(zhǔn)亮紋的中心(如圖乙所示),記下此時(shí)手輪上的讀數(shù),轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭,使分劃板中心刻線對準(zhǔn)另一條亮紋的中心,記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)。
拓展提高
(1)分劃板的中心刻線分別對準(zhǔn)第1條和第4條亮紋的中心時(shí),手輪上的讀數(shù)如圖丙所示,則對準(zhǔn)第1條時(shí)讀數(shù)x1=　　　 　 mm,對準(zhǔn)第4條時(shí)讀數(shù)x2=　　　 　 mm。?(2)寫出計(jì)算波長λ的表達(dá)式,λ=　 　 (用符號表示),λ=　 　　 m。?
解析:(1)讀數(shù)x1=2 mm+0.01×19.0 mm=2.190 mm,x2=7.5 mm+0.01×37.0 mm=7.870 mm。
2.190
7.870
6.762×10-7
拓展提高
光的波長的測量
原理
誤差分析
操作步驟
數(shù)據(jù)處理
注意事項(xiàng)
累積法測Δx
多次測量求平均值
課堂總結(jié)
光的波長的測量
原理
誤差分析
操作步驟
數(shù)據(jù)處理
注意事項(xiàng)
累積法測Δx
多次測量求平均值
板書設(shè)計(jì)
課后練習(xí)和同步練習(xí)
作業(yè)布置
課程結(jié)束
人教版高中物理選擇性必修1