实验用双缝干涉测光的波长(精)

实验用双缝干涉测光的波长
●教学目标
一、知识目标
1.复习巩固双缝干涉实验原理.
2.观察双缝干涉图样，掌握实验方法.
3.测定单色光的波长.
二、能力目标
培养学生的动手能力和分析处理“故障”的能力.
三、德育目标
1.培养工作中的合作精神.
2.耐心细致的实验态度.
●教学重点
L 、d 、λ的准确测量.
●教学难点
“故障”分析及排除.
●教学方法
1.通过复习弄清测量原理.
2.学生动手实验，观察图样测定波长.
●教学用具
双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺.
●课时安排
1课时
●教学过程
一、复习基础知识
如图20—29所示，灯丝发出的光，经过滤片后变成单色光，再经过单缝S 时发生衍射，这时单缝S 相当于一单色光源，衍射光波同时达到双缝S 1和S 2之后，再次发生衍射，S 1、S 2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源，通过S 1、S 2后的单色光在屏上相遇并叠加，当路程差P 1S 2-P 1S 1=k λ(k =0、1、2…)时，在P 1点叠加时得到明条纹，当路程差P 2S 2-P 2S 1=
（2k +1）·2 (k =0、1、2…)时，在P 2点叠加时得到暗条纹.相邻两条明条纹间距Δx ,与入射光波长λ，双缝S 1、S 2间距d 及双缝与屏的距离L 有关，其关系式为：Δx =d L λ，只要测出L ，d ,Δx ，根据这一关系就可求出光波波长λ.
图20—29
若不加滤光片，通过双缝的光源将是白光，因干涉条纹间距（条纹宽度）与波长成正比，因此在亮纹处，各种颜色的光宽度不同，叠加时不能完全重合，从而呈现彩色条纹.
二、测量方法
两条相邻明（暗）条纹间的距离Δx 1用测量头测出.测量头由分划板、目镜、手轮等构成，（课本图实—3），转动手轮，分划板会左、右移动.测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心（课本图实—4），记下此时手轮上的读数a 1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的刻度数a 2，两次读数之差就是相邻两条明条纹间的距离，即Δx =|a 1-a 2|.
Δx 很小，直接测量时相对误差较大，通常测出n 条明条纹间距离a ，再推算相邻两条明（暗）条纹间的距离，即条纹宽度Δx =1
n a . 三、学生活动
1.观察双缝干涉图样
（教师指导学生按步骤进行测量，也可引导学生先设计好步骤，分析研究后再进行，教师可将实验步骤投影）
步骤：（1）按课本图实—2，将光源、单缝、遮光管、毛玻璃屏依次安放在光具座上.
（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轴线到达光屏.
（4）安装双缝，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5~10 cm.
（5）放上单缝，观察白光的干涉条纹.
（6）在单缝和光源间放上滤光片，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中央，记下手轮上的读数a 1，转动手轮，使分划板中心刻线移动；记下移动的条纹数n 和移动后手轮的读数a 2,a 1与a 2之差即为n 条亮纹的间距.
(3)用刻度尺测量双缝到光屏间距离L .
(4)用游标卡尺测量双缝间距d (这一步也可省去，d 在双缝玻璃上已标出）
（5）重复测量、计算，求出波长的平均值.
(6)换用不同滤光片，重复实验.
四、实验过程中教师指导
（1）双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，实验前教师要指导学生轻拿轻放，不要随便拆分遮光筒，测量头等元件，学生若有探索的兴趣应在教师指导下进行.
(2)滤光片、单缝、双缝、目镜等会粘附灰尘，要指导学生用擦镜纸轻轻擦拭，不用其他物品擦拭或口吹气除尘.
(3)指导安装时，要求学生注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，引导学生分析理由.
（4）光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近.
(5)实验中会出现像屏上的光很弱的情况.主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致；干涉条纹的清晰与否与单缝和双缝是否平行很有关系.因此（3）（4）两步要求应在学生实验中引导他们分析，培养分析问题的能力.
（6）实验过程中学生还会遇到各种类似“故障”，教师要鼓励他们分析查找原因.。