教科版物理选修3-4《第五章 光的波动性 2. 学生实验：用双缝干涉测量光的波长》优质课教案

教科版物理选修3-4《第五章 光的波动性 2. 学生实验：用双缝干涉测量光的波长》优质课教案

引导学生利用已学知识联想本节问题，培养联想迁移能力。 双缝干涉的条纹间距：

Δx＝ eq \f(l,d) λ 进入新课 实验目的：

1、观察白光及单色光的双缝干涉图样；

2、掌握用公式Δx＝ eq \f(l,d) λ测单色光波长的方法。

实验原理：

由公式 Δx＝ eq \f(l,d) λ 可知，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＝ eq \f(d,l) Δx

计算出入射光波长的大小。

实验器材：

双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等、学生电源、导线、米尺）

实验步骤：

观察已经调好的白光干涉条纹、绿光干涉条纹，注意视野的图像。

器材的安装及调节

(1)把遮光管架在支架环上，其轴线与光具座的导轨基本平行。

(2)在遮光管的一端装上双缝，并转动双缝座，使双缝与水平面垂直。再装好单缝管。

(3)让灯泡灯丝及透镜中心与单缝中心等高。灯丝与单缝之间的距离约为25 cm。点亮灯泡，先把透镜移近单缝，直至在单缝面上见到灯丝的缩小像，然后把透镜移近灯泡，直至在单缝面上形成一放大的灯丝像，若灯丝的放大像不在单缝中心，则上下或左右调节灯泡。反复调节几次，使灯丝的放大像及缩小像均成在单缝中心。

(4)在遮光管的另一端装上测量头。在单缝管上装上拨杆，边观察，边左右移动拨杆，以调节单缝与双缝平行，直至看到白光的干涉条纹最清晰。这时看到的彩色干涉条纹的特征是：中央为一条白色亮条纹，称为零级亮条纹；其余各级亮条纹都是带彩色的，彩色的排列以零级亮条纹为中心左右对称。在第一级亮条纹中，红色在最外侧。

测定单色光的波长

(1)测量单色光波长时，在单缝前面加上红色或绿色滤光片即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹，再调节目镜，就能同时清晰地看到分划线和干涉条纹，然后绕光轴转动测量头，使分划线与干涉条纹平行，固定好测量头后即可进行测量。

(2)先移动测量头上的手轮，把分划线对准最左边的一条干涉亮条纹或者暗条纹，并记下它在游标尺上的读数x1，然后转动手轮，把分划线移向右边，并对准第n条(一般n可取7左右)干涉亮条纹或暗条纹，这时游标尺的读数为xn，如图所示。则相邻两条亮条纹或暗条纹之间的距离为Δx＝ eq \f(xn－x1,n－1) ，待测的光波波长为λ＝ eq \f(d·Δx,l) ＝ eq \f(d,l) · eq \f(xn－x1,n－1) ，式中d为双缝中心距离，其数值刻在双缝座上，一块为0.250 mm，另一块为0.200 mm。l为双缝至光屏(即分划板)之间的距离，当遮光管未接长管时，l＝600 mm；当遮光管接上长管后，l＝700 mm。

(3)改变双缝中心距离d，重复上面的步骤，再测一次。

数据处理：

(1)用测量头测量某单色光干涉图样的条纹间距

Δx＝ eq \f(xn－x1,n－1) 。

(2)将l、d、Δx代入Δx＝ eq \f(l,d) λ，求出光的波长λ。重复测量、计算，求出波长的平均值。