4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 导学案 —2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（word版学案）
文档属性
| 名称 | 4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 导学案 —2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（word版学案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 977.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-06-06 09:26:11 | ||
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文档简介
实验：用双缝干涉测量光的波长
【学习目标】
1．了解“双缝干涉测量光的波长”的实验原理和实验器材，进一步理解影响干涉条纹间距的因素。
2．观察干涉图样，加深对干涉图样的认识和理解。
3．通过实验，学会用光的干涉测定单色光的波长。
【学习重难点】
1．观察干涉图样，加深对干涉图样的认识和理解。
2．通过实验，学会用光的干涉测定单色光的波长。
【学习过程】
一、知识回顾
1．产生稳定的干涉条纹的条件：__________________________。
2．（1）半波长的偶数倍时出现_____条纹；
（2）半波长的奇数倍时出现_____条纹。
3．同样条件的双缝实验，用不同的色光得到的相邻亮（暗）条纹间的宽度_____。
关系式：_______________
4．单色光干涉条纹的特点是__________的，__________的。
二、新课学习
（一）实验原理
1．实验原理式：_______________。
2．公式中各物理量的含义是：
：__________________________。
：__________________________。
：__________________________。
：_________________________。
（二）实验装置
1．认识实验仪器：
写出仪器中各部分的名称
2．实验仪器的调节：
①光源、透镜、遮光筒等应该__________。
调节方法：调节光源和透镜的高度，让两者和遮光筒等高。在未安装单缝和双缝时，能从遮光筒的另一端看到光源。
②双缝应该__________放置。
③单缝、双缝的放置方向应__________。
调节方法：可以通过拨杆来调节单缝的放置方向。
3．观察白光的干涉图样：
（1）看不到图样或图样较暗。
原因：______________________________。
（2）干涉条纹是斜的。
原因：______________________________。
（3）条纹不清晰。
原因：______________________________。
4．观察红光和蓝光的干涉图样：
红光 双缝间距0.18mm
红光 双缝间距0.36mm
蓝光 双缝间距0.36mm
（三）物理量的测量
1． 的测量
测量方式：双缝到屏的距离 可以用__________测出。
2． 的测量
测量头：
测量 个亮条纹间的距离 ，则： __________。
注意在测量n个亮条纹的距离时，要朝____________________旋转测量头。
最后用公式求出光的波长：。
（四）拓展：其他的测量方法
1．__________
2．__________
3．__________
4．__________
5．__________
【课堂练习】
一、单选题
1．“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验装置如图甲所示，某同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现分划板的中心刻线与亮条纹未对齐，如图乙所示。下列操作中可使中心刻线与亮条纹对齐的是（ ）
A．仅转动透镜 B．仅转动双缝 C．仅转动手轮 D．仅转动测量头
2．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
3．如图所示是一双缝干涉实验装置的示意图,其中S为单缝,S1、S2为双缝,P为光屏．实验时用白光从左边照射单缝S,可在光屏P上观察到彩色的干涉条纹．现在S1、S2的左边分别加上红色和蓝色滤光片,则在光屏P上可观察到 （ ）
A．红光和蓝光两套干涉条纹
B．红、蓝相间的条纹
C．两种色光相叠加,但不出现干涉条纹
D．屏的上部为红光,下部为蓝光,不发生叠加
4．如图甲所示为双缝干涉的实验装置，光源发出的光经滤光片，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹如图乙所示，屏上P、P1、P2处依次排列着明条纹，Q1、Q2处出现暗条纹，P到S1、S2的距离相等。若遮光筒内装满水，其它条件不变，则光屏上（ ）
A．不再出现明暗相间的条纹 B．P处可能出现暗条纹
C．P1处一定为明条纹 D．明暗相间的条纹间距变小
5．如图所示为一双缝干涉实验的装置图，其中光源为白炽灯泡，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清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A．若取下滤光片，光屏上将出现彩色的干涉条纹
B．将单缝向右平移一小段距离，光屏上相邻两条亮条纹中心的距离减小
C．将双缝间的距离增大，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大
D．将红色滤光片换成绿色滤光片，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大
二、实验题
6．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图所示。双缝间的距离d=3mm。
若测定红光的波长，选用红色的滤光片，实验中测得双缝与屏之间的距离为0.70m，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1条亮条纹的读数为0.004mm；观察第5条亮条纹的位置如图所示，其读数为___________mm。则可求出相邻条纹间距=___________mm，红光的波长=___________m（计算结果保留三位有效数字）。
7．某同学在用如图所示实验装置测量光的波长的实验中，已知双缝间的间距为0.3mm，以某种单色光照射双缝时，在离双缝1.2m远的屏上，用测量头测量条纹间的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数x1如图甲所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数x6如图乙所示为15.375mm。
（1）x1=________mm，相邻亮条纹间的宽度为________mm（结果保留3位小数）。
（2）根据以上实验，测得光的波长是________m（结果保留2位有效数字）。
（3）该双缝干涉实验中，下列说法正确的是( )
A．减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小
B．增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大
C．增大单缝到双缝的距离，干涉条纹间的距离增大
D．将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大
8．用双缝干涉测量光的波长实验装置如图甲所示，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上。
（1）某同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图乙所示。若要使两者对齐，该同学应如何调节____________。
A．仅左右转动透镜 B．仅旋转单缝
C．仅旋转双缝 D．仅旋转测量头
（2）该同学正确操作后，在目镜中看到如图丙a所示的干涉条纹，A条纹中心线对应的测量头标尺如图丙b所示，其读数是____________mm；B条纹中心线对应的测量头标尺读数为13.460mm，则相邻两亮条纹的间距是____________mm（结果保留四位有效数字）。
（3）已知上述装置中双缝的间距是0.30mm、双缝和光屏之间的距离是900mm，则单色光的波长为____________m（结果保留三位有效数字）。
9．小组同学利用双缝干涉原理来测定光的波长。实验中取双缝间距，双缝到光屏间距离，用某种单色光照射双缝得到干涉图样如图乙所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别如图丙、丁所示，则游标卡尺的读数分别为___________、___________，该单色光的波长为___________m（计算结果保留三位有效数字）。
10．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，已知双缝间距d=0.20mm，像屏与双缝屏间距L=700mm。
（1）图中的a、b、c三个位置对应的器材为___________
A．a是滤光片，b是单缝，c是双缝
B．a是单缝，b是滤光片，c是双缝
C．a是双缝，b是滤光片，c是单缝
（2）已知测量头是50分格的游标卡尺。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，像屏上出现的干涉条纹如图a所示，其中数字是该同学给各亮纹的编号，此时图b中游标尺上的读数x1=11.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图c所示，此时图d中游标尺上的读数x2=____________mm；
（3）利用题目中的已知量和上述测量结果，可计算出这种色光的波长=__________nm。
11．（1）现用如图 所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。
①在组装仪器时单缝和双缝应该相互______放置。（选填“垂直”或“平行”）；
②已知测量头主尺的最小刻度是毫米， 副尺上有 50 分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第 1 条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为 1.16 mm；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第 6 条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如图所示，则读数为______mm。已知双缝间距 d=2.00×10-4 m，测得双缝到毛玻璃屏的距离 L= 0.800 m，所测光的波长 λ=______nm。（保留 3位有效数字）；
③为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离 x，而是先测量 n 个条纹的间距再求出 x。下列实验采用了类似方法的有______。
A．《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量
B．《探究弹簧弹力与形变量的关系》的实验中弹簧的形变量的测量
C．《用单摆测重力加速度》的实验中单摆的周期的测量
D．《用油膜法估测油酸分子的大小》的实验中 1 滴油酸酒精溶液体积的测量
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．C
3．C
4．D
5．A
6． 0.640 0.159 6.81×10-7
7． 2.335（2.333～2.337） 2.608（2.607～2.609） 6.5×10－7 B
8． D 2.189##2.191##2.190 1.610
9． 11.1 15.6 6.43×10-7
10． A 25.02 640
11． 平行 15.00 692 CD
5 / 5
【学习目标】
1．了解“双缝干涉测量光的波长”的实验原理和实验器材，进一步理解影响干涉条纹间距的因素。
2．观察干涉图样，加深对干涉图样的认识和理解。
3．通过实验，学会用光的干涉测定单色光的波长。
【学习重难点】
1．观察干涉图样，加深对干涉图样的认识和理解。
2．通过实验，学会用光的干涉测定单色光的波长。
【学习过程】
一、知识回顾
1．产生稳定的干涉条纹的条件：__________________________。
2．（1）半波长的偶数倍时出现_____条纹；
（2）半波长的奇数倍时出现_____条纹。
3．同样条件的双缝实验，用不同的色光得到的相邻亮（暗）条纹间的宽度_____。
关系式：_______________
4．单色光干涉条纹的特点是__________的，__________的。
二、新课学习
（一）实验原理
1．实验原理式：_______________。
2．公式中各物理量的含义是：
：__________________________。
：__________________________。
：__________________________。
：_________________________。
（二）实验装置
1．认识实验仪器：
写出仪器中各部分的名称
2．实验仪器的调节：
①光源、透镜、遮光筒等应该__________。
调节方法：调节光源和透镜的高度，让两者和遮光筒等高。在未安装单缝和双缝时，能从遮光筒的另一端看到光源。
②双缝应该__________放置。
③单缝、双缝的放置方向应__________。
调节方法：可以通过拨杆来调节单缝的放置方向。
3．观察白光的干涉图样：
（1）看不到图样或图样较暗。
原因：______________________________。
（2）干涉条纹是斜的。
原因：______________________________。
（3）条纹不清晰。
原因：______________________________。
4．观察红光和蓝光的干涉图样：
红光 双缝间距0.18mm
红光 双缝间距0.36mm
蓝光 双缝间距0.36mm
（三）物理量的测量
1． 的测量
测量方式：双缝到屏的距离 可以用__________测出。
2． 的测量
测量头：
测量 个亮条纹间的距离 ，则： __________。
注意在测量n个亮条纹的距离时，要朝____________________旋转测量头。
最后用公式求出光的波长：。
（四）拓展：其他的测量方法
1．__________
2．__________
3．__________
4．__________
5．__________
【课堂练习】
一、单选题
1．“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验装置如图甲所示，某同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现分划板的中心刻线与亮条纹未对齐，如图乙所示。下列操作中可使中心刻线与亮条纹对齐的是（ ）
A．仅转动透镜 B．仅转动双缝 C．仅转动手轮 D．仅转动测量头
2．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
3．如图所示是一双缝干涉实验装置的示意图,其中S为单缝,S1、S2为双缝,P为光屏．实验时用白光从左边照射单缝S,可在光屏P上观察到彩色的干涉条纹．现在S1、S2的左边分别加上红色和蓝色滤光片,则在光屏P上可观察到 （ ）
A．红光和蓝光两套干涉条纹
B．红、蓝相间的条纹
C．两种色光相叠加,但不出现干涉条纹
D．屏的上部为红光,下部为蓝光,不发生叠加
4．如图甲所示为双缝干涉的实验装置，光源发出的光经滤光片，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹如图乙所示，屏上P、P1、P2处依次排列着明条纹，Q1、Q2处出现暗条纹，P到S1、S2的距离相等。若遮光筒内装满水，其它条件不变，则光屏上（ ）
A．不再出现明暗相间的条纹 B．P处可能出现暗条纹
C．P1处一定为明条纹 D．明暗相间的条纹间距变小
5．如图所示为一双缝干涉实验的装置图，其中光源为白炽灯泡，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清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A．若取下滤光片，光屏上将出现彩色的干涉条纹
B．将单缝向右平移一小段距离，光屏上相邻两条亮条纹中心的距离减小
C．将双缝间的距离增大，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大
D．将红色滤光片换成绿色滤光片，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大
二、实验题
6．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图所示。双缝间的距离d=3mm。
若测定红光的波长，选用红色的滤光片，实验中测得双缝与屏之间的距离为0.70m，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1条亮条纹的读数为0.004mm；观察第5条亮条纹的位置如图所示，其读数为___________mm。则可求出相邻条纹间距=___________mm，红光的波长=___________m（计算结果保留三位有效数字）。
7．某同学在用如图所示实验装置测量光的波长的实验中，已知双缝间的间距为0.3mm，以某种单色光照射双缝时，在离双缝1.2m远的屏上，用测量头测量条纹间的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数x1如图甲所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数x6如图乙所示为15.375mm。
（1）x1=________mm，相邻亮条纹间的宽度为________mm（结果保留3位小数）。
（2）根据以上实验，测得光的波长是________m（结果保留2位有效数字）。
（3）该双缝干涉实验中，下列说法正确的是( )
A．减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小
B．增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大
C．增大单缝到双缝的距离，干涉条纹间的距离增大
D．将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大
8．用双缝干涉测量光的波长实验装置如图甲所示，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上。
（1）某同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图乙所示。若要使两者对齐，该同学应如何调节____________。
A．仅左右转动透镜 B．仅旋转单缝
C．仅旋转双缝 D．仅旋转测量头
（2）该同学正确操作后，在目镜中看到如图丙a所示的干涉条纹，A条纹中心线对应的测量头标尺如图丙b所示，其读数是____________mm；B条纹中心线对应的测量头标尺读数为13.460mm，则相邻两亮条纹的间距是____________mm（结果保留四位有效数字）。
（3）已知上述装置中双缝的间距是0.30mm、双缝和光屏之间的距离是900mm，则单色光的波长为____________m（结果保留三位有效数字）。
9．小组同学利用双缝干涉原理来测定光的波长。实验中取双缝间距，双缝到光屏间距离，用某种单色光照射双缝得到干涉图样如图乙所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别如图丙、丁所示，则游标卡尺的读数分别为___________、___________，该单色光的波长为___________m（计算结果保留三位有效数字）。
10．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，已知双缝间距d=0.20mm，像屏与双缝屏间距L=700mm。
（1）图中的a、b、c三个位置对应的器材为___________
A．a是滤光片，b是单缝，c是双缝
B．a是单缝，b是滤光片，c是双缝
C．a是双缝，b是滤光片，c是单缝
（2）已知测量头是50分格的游标卡尺。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，像屏上出现的干涉条纹如图a所示，其中数字是该同学给各亮纹的编号，此时图b中游标尺上的读数x1=11.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图c所示，此时图d中游标尺上的读数x2=____________mm；
（3）利用题目中的已知量和上述测量结果，可计算出这种色光的波长=__________nm。
11．（1）现用如图 所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。
①在组装仪器时单缝和双缝应该相互______放置。（选填“垂直”或“平行”）；
②已知测量头主尺的最小刻度是毫米， 副尺上有 50 分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第 1 条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为 1.16 mm；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第 6 条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如图所示，则读数为______mm。已知双缝间距 d=2.00×10-4 m，测得双缝到毛玻璃屏的距离 L= 0.800 m，所测光的波长 λ=______nm。（保留 3位有效数字）；
③为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离 x，而是先测量 n 个条纹的间距再求出 x。下列实验采用了类似方法的有______。
A．《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量
B．《探究弹簧弹力与形变量的关系》的实验中弹簧的形变量的测量
C．《用单摆测重力加速度》的实验中单摆的周期的测量
D．《用油膜法估测油酸分子的大小》的实验中 1 滴油酸酒精溶液体积的测量
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
2．C
3．C
4．D
5．A
6． 0.640 0.159 6.81×10-7
7． 2.335（2.333～2.337） 2.608（2.607～2.609） 6.5×10－7 B
8． D 2.189##2.191##2.190 1.610
9． 11.1 15.6 6.43×10-7
10． A 25.02 640
11． 平行 15.00 692 CD
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