河南省新安县第一高级中学高中物理《13.4 实验：用双缝干涉测量光的波长》导学案 新人教版选修3-4.docVIP

河南省新安县第一高级中学高中物理选修3-4《13.4 实验：用双缝干涉测量光的波长》导学案 【学习目标】 1.?知道光的色散现象 2.?知道白光由不同的色光组成 3.?知道同一介质对不同的色光折射本领不同 4.?知道白光通过三棱镜折射后，色散光谱的七色排列顺序 【自主学习】 想一想：测量光的波长是光的干涉现象的应用之一，我们是如何应用光的干涉来测量的呢？ 点一点：如图2所示，由几何关系可知光程差，当两束光的路程差为波长的整数倍时才会出现亮条纹，即亮条纹中心的位置为，则两个相邻亮条纹或暗条纹的中心间距是，即条纹宽度与l、d、有关。由以上分析可知：干涉条纹的宽度是指两亮条纹或两暗条纹中心线之间的距离。 填一填：观察光的干涉图样时要按课本54页图13.3-2安装好，并使光源、单缝和双缝的中点、遮光筒的轴线共线，单缝与双缝要相互平行，由双缝与屏间的距离不变的情况下，双缝的距离d越大，某一单色光的干涉条纹宽度就越窄；在条件相同的情况下，不同颜色的光的干涉条纹宽度也就不同。 填一填：由于双缝间距d是已知的，而双缝到屏的距离l可用米尺来测量，条纹宽度可用测量头测量，则波长，由此即可测量光的波长。 议一议：测量头实际上是一个螺旋测微器，测量时应使分划板的中心刻线与亮条纹的中心对齐，记下此时的读数，然后使分划板的中收刻线与另一亮条纹的中心对齐，记下此时的读数，为减小实验误差可测量n个条纹宽度为a，则两条相邻亮条纹的宽度（条纹宽度）。 议一议：换用不同的滤光片并测出相应的波长，你有什么发现呢？ 典题·热题 知识点一 利用双缝干涉测量波长的实验 例1如图133-4所示是实验装置示意图，甲图是用绿光进行实验的，光屏上观察到的条纹情况，a为中央明纹；乙图为换另一种颜色的单色光进行实验时观察到的条纹情况，b为此时中央明条纹，则下列说法正确的是( ) 图133-4 A.乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长 B.乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长 C.乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短 D.乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短 解析：在同一实验装置下，l、d相同，由Δx=λ可知，相邻两条亮条纹（或暗条纹）之间的距离Δx与λ成正比.由题意知乙中b大于甲中a，所以乙图所用光的波长要长，而对于可见光红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，波长依次变短，由此可知可能是红光而不是紫光.A选项正确. 答案：A 方法归纳 明确条纹间距公式Δx=λ中各物理量的意义，通过实验观察和理论总结理解条纹间距与波长成正比关系，是解决本题的关键. 例2如图133-5所示是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图. 图133-5 （1）图中①是光源，⑤是光屏，它们之间的②③④依次是、和. （2）以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离（ ） A.增大③和④之间的距离 B.增大④和⑤之间的距离 C.将红色滤光片改为绿色滤光片 D.增大双缝之间的距离 解析：在光的干涉测波长的实验中，光具座上从左向右依次是光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏和测量头.由Δx=λ可知，相邻两条纹间距离与双缝间的距离成反比，应减小双缝之间的距离，D选项错，增大双缝到屏之间的距离，B选项正确，增大光的波长，C选项错误. 答案：（1）滤光片 单缝 双缝 （2）B 方法归纳 掌握光的干涉测波长的实验原理，熟悉实验步骤，正确运用公式计算光的波长. 知识点二 条纹间距、双缝间距、缝屏间距、波长的关系 例3在用单色光做双缝干涉实验中，屏中央（到两缝距离相等处）是亮条纹，称为第零级亮条纹，紧靠中央亮纹的暗纹称为第一级暗纹，那么（ ） A.第三级暗纹到两缝距离差为波长的1.5倍 B.第三级亮纹到两缝距离差为波长的1.5倍 C.第三级亮纹到两缝距离之差为波长的2倍 D.第三级亮纹到两缝距离差为波长的3倍 解析：根据出现明暗条纹的条件：当|S2P-S1P|=nλ时，在屏上P点出现亮条纹.n=0时，在屏中央出现第零级亮纹，n=1时，在屏上出现第一级亮纹. 以此类推，|S2P′-S1P′|=(2n-1)在屏上出现暗条纹. n=1时，在屏上出现第一级暗纹，n=2时，在屏上出现第二级暗纹. 以此类推，根据以上所述，答案应选D. 答案：D 误区警示 本题只需掌握出现明、暗条纹的条件及出现第几级明（暗）纹时，n就是几.易错点是切不可把|S2P′-S1P′|=(2n-1)记作|S2P′-S1P′|=(2n+1). 例4用单色光照射双缝，双缝间距等于0.06 cm，缝到屏的距离为1.5 m，若测得屏上7条亮条纹之间共相距9.0 mm，则此单色光的波长是多少？ 解析：先通过已知条件得出两个相邻条纹间距Δx，然后利用公式λ=Δx进行计算. 答案：两个相邻条纹间距 Δx=9.0 mm/