人教版选修34 134 实验用双缝干涉测量 教案 Word版含答案Word文档格式.docx
- 文档编号:17170292
- 上传时间:2022-11-28
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:172.88KB
人教版选修34 134 实验用双缝干涉测量 教案 Word版含答案Word文档格式.docx
《人教版选修34 134 实验用双缝干涉测量 教案 Word版含答案Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《人教版选修34 134 实验用双缝干涉测量 教案 Word版含答案Word文档格式.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
2.观察双缝干涉图样
(1)双缝干涉的实验装置示意图如图所示(请写出各部分的名称)。
a.②光源、b.③滤光片、c.④单缝、d.⑤双缝。
(2)观察双缝干涉图样时,单缝和双缝要相互⑥平行,尽量使缝的中心位于遮光筒的⑦轴线上。
3.测定单色光的波长
实验中用于测量干涉条纹间距的仪器叫测量头,其外形如图所示。
(1)测量头由⑧分划板、⑨目镜和手轮三部分构成。
(2)转动手轮,⑩分划板会左右移动,测量时从手轮上读取测量数据,手轮的使用与
螺旋测微器类似。
1.当角θ很小时,用弧度表示的θ与其正切值、正弦值是什么关系?
解答:
三者近似相等。
2.从公式Δx=
λ得知,改变哪些条件便于测量?
减小两缝间距d,增大缝到屏的距离l。
3.测量头由哪几部分组成?
由分划板、目镜、手轮等构成。
主题1:
双缝干涉实验的原理及现象
问题:
(1)做双缝干涉实验时,为什么要加装滤光片?
(2)实验中单缝、双缝和光屏分别有什么作用?
(3)用单色光做实验时,观察到的干涉条纹有何特点?
(4)用同一个实验装置做双缝干涉实验时,为什么加装不同的滤光片做实验时干涉条纹宽度不同?
(5)如果直接用白光(不加装滤光片)做实验,看到的干涉条纹是怎样的?
如何解释看到的现象?
(1)从小灯泡发出的光经过滤光片后,就可以得到单色光。
(2)单缝获得线光源,双缝获得相干光,光屏呈现干涉条纹。
(3)等宽、等亮、等间距。
(4)加装不同的滤光片,入射光的波长不同。
由Δx=
λ可知,入射光波长不同,条纹宽度也不同。
(5)亮条纹中除中央亮条纹是白光外,其余都是彩色的。
其原因是白光中含有七种不同颜色的光,而不同颜色的单色光波长不同,条纹间距不同,所以干涉条纹就变成了彩色的。
知识链接:
在相同条件下用同一实验装置做双缝干涉实验时,条纹间距仅由相干光的波长决定。
主题2:
对双缝干涉条纹间距的测量
(1)实验中干涉条纹间距是由什么仪器测量的?
(2)测量条纹间距时为什么不直接测量相邻亮(暗)条纹的间距?
(3)实验中测得n条亮纹的间距是d,某同学用
表示相邻亮条纹间距,那么他计算出的波长准确吗?
偏大还是偏小?
(1)测量头。
(2)相邻亮(暗)条纹间距很小,直接测量相邻条纹的间距误差太大。
(3)不准确。
此时相邻亮条纹间距应是Δx=
根据Δx=
λ可知计算出的波长偏小。
双缝干涉实验中测量相邻亮条纹间距时采用了“累积法”来减小测量误差,就像前面测单摆周期一样。
1.(考查实验现象)用白光做双缝干涉实验时,得到彩色的干涉条纹。
已知白光中含有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光,其波长是在不断减小的。
下列说法正确的是( )。
A.干涉图样的中央亮纹是白色的
B.干涉图样的中央亮纹是绿色的
C.在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹
D.在靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹
【解析】在可见光中从红光到紫光波长逐渐减小,根据双缝干涉中距O点为x处出现亮条纹公式x=±
k
λ可知,同一装置中k相同时,对于紫光x最小,对于红光x最大。
因此,除中央亮条纹白色以外,两侧出现了彩色条纹,而且紫光更靠近中央亮条纹。
【答案】AD
【点评】白光的干涉条纹中央是白色的,两侧是彩色的。
2.(考查实验的操作)在利用测量头测量条纹宽度时,应使分划板中心刻线最好( )
A.与亮条纹的边缘对齐
B.与暗条纹的边缘对齐
C.与亮条纹的中心位置对齐
D.与暗条纹的中心位置对齐
【解析】在利用测量头测量条纹宽度时,应使分划板中心刻线最好与亮条纹的中心位置对齐,因条纹的边缘轮廓不清晰,如果对准边缘测量,则误差较大。
【答案】C
【点评】要掌握这些基本操作。
3.(考查实验原理)利用图中装置研究双缝干涉现象时,有下面几种说法:
A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄
B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽
C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽
D.换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄
E.去掉滤光片后,干涉现象消失
其中正确的是 。
【解析】由双缝干涉中条纹宽度公式Δx=
λ可得,Δx与单缝和双缝之间的距离无关,选项C错误;
只改变l时,l减小,Δx变小,选项A正确;
换一个间距较大的双缝时,干涉条纹间距变窄,D正确;
只改变λ时,Δx随λ的改变而改变,当入射光由蓝光换成红光时,λ变大,Δx变大,选项B正确;
去掉滤光片时,入射光为白光,依然能在屏上观察到干涉条纹,而且是彩色条纹,选项E错误。
【答案】ABD
【点评】要记住公式Δx=
λ,并能依据公式作出分析。
4.(考查数据处理)某次实验时,某同学调节分划板的位置,使分划板中心刻线对齐某亮条纹的中心,如图所示,此时测量头的读数为 mm。
转动手轮,使分划板向一侧移动到另一条亮条纹的中心位置,再次从测量头上读数。
若实验测得第1条到第4条亮条纹中心间的距离为a=0.960mm,已知双缝间距为d=1.5mm,双缝到屏的距离为l=1.00m,则对应的光波波长λ应为多少?
【解析】测量头的示数为1.180mm(1.179mm~1.181mm均正确)。
相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx=
=
mm=0.320mm
由公式Δx=
λ得,λ=
Δx=
mm=4.8×
10-4mm。
【答案】1.180(1.179~1.181均正确) 4.8×
10-4mm
【点评】要掌握测量头的读数方法。
拓展:
双缝干涉仪及其使用
现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在如图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长。
甲
(1)将白光光源C放在光具座最左端,毛玻璃屏A放在最右端,再依次放置其他光学元件。
由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、 、 、 、A。
(2)本实验的步骤为:
①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;
③用米尺测量双缝到屏的距离;
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离。
在操作步骤②时还应注意 和 。
(3)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,此时手轮上的示数如图乙所示。
然后同方向转动手轮,使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐,记下此时图丙中手轮上的示数为 mm,求得相邻亮条纹中心的间距Δx为 mm。
(4)已知双缝间距d=2.0×
10-4m,测得双缝到屏的距离l=0.700m,由计算式λ= ,求得所测红光波长为 nm。
【分析】本题综合考查学生对实验原理的应用和实验数据的处理能力,注意光具座上各元件的排列顺序和测量头的读数方法。
【解析】
(1)按此顺序依次获得单色光源、线光源和相干光源。
(2)步骤②的目的是能形成相干光源,发生干涉现象。
(3)测量头的读法是将固定刻度上的毫米数加上可变刻度上的读数,图丙上的示数为13.5mm+37.0×
0.01mm=13.870mm,图乙上的示数为2.0mm+32.0×
0.01mm=2.320mm,Δx=
mm=2.310mm。
(4)由Δx=
λ可知,λ=
=6.6×
10-7m=6.6×
102nm。
【答案】
(1)E D B
(2)单缝和双缝间距约5cm~10cm 使单缝与双缝相互平行
(3)13.870 2.310
(4)
6.6×
102
【点拨】实验过程是一个理论与实际相结合的过程,实验中可能会出现一些意想不到的问题和现象,这既是我们面临的挑战,也是我们进行深入探究的机会。
一、物理百科
十大经典物理实验
美国两位学者在全美物理学家中做了一份调查,请他们提名有史以来最出色的十大物理试验,结果刊登在了美国《物理世界》杂志上。
令人惊奇的是十大经典试验几乎都是由一个人独立完成的,或者最多有一两个助手协助。
试验中没有用到什么大型计算工具比如电脑一类,最多不过是把直尺或者是计算器。
所有这些实验的另外共通之处是他们都仅仅“抓”住了物理学家眼中“最美丽”的科学之魂:
用最简单的仪器和设备,发现了最根本、最单纯的科学概念,就像是一座座历史丰碑一样,扫开人们长久的困惑和含糊,开辟了对自然界的崭新认识。
从十大经典科学试验评选本身,我们也能清楚地看出2000年来科学家们最重大的发现轨迹,就像我们“鸟瞰”历史一样。
十大经典物理实验按时间先后顺序排列如下:
埃拉托色尼测量地球圆周(排名第七,公元前3世纪)
伽利略的自由落体试验(排名第二,16世纪末)
伽利略的加速度试验(排名第八,16世纪末)
牛顿的棱镜分解太阳光(排名第四,16世纪末)
卡文迪许扭秤试验(排名第六,18世纪末)
托马斯·
杨的光干涉试验(排名第五,1830年)
让·
傅科钟摆试验(排名第十,1851年)
罗伯特·
密立根的油滴试验(排名第三,1909年)
卢瑟福发现核子(排名第九,1911年)
杨的双缝演示应用于电子干涉试验(排名第一,1961年)
二、备用试题
1.某同学做双缝干涉实验时,按要求安装好实验装置后,在光屏上却观察不到干涉图样,这可能的原因是( )。
A.光源发出的光束太强
B.单缝与双缝不平行
C.没有安装滤光片
D.光束的中心轴与遮光筒的轴线不一致,相差较大
【解析】在双缝干涉实验中,如果单缝和双缝不平行或光束的中心轴与遮光筒的轴线不一致,相差较大,则没有光线到达屏上,当然不会产生干涉现象,故B、D选项正确;
没有安装滤光片,也能看到干涉现象,不过不是单色光的干涉条纹,而是彩色条纹,故C选项错误。
【答案】BD
2.双缝干涉实验装置如图所示,绿光通过单缝S后,投射到具有双缝的挡板上,双缝S1和S2与单缝的距离相等,光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。
屏上O点距双缝S1和S2的距离相等,P点是距O点最近的第一条亮条纹。
如果将入射的绿光换成红光或蓝光,讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况:
①O点是红光的亮条纹;
②红光的第一条亮条纹在P点的上方;
③O点不是蓝光的亮条纹;
④蓝光的第一条亮条纹在P点的上方。
其中正确的是( )。
A.只有①②正确 B.只有①④正确
C.只有②③正确D.只有③④正确
【解析】O点到双缝的距离相等,故不论换用红光还是蓝光,O点均为亮条纹,所以①正确,③错误;
λ可知,红光的波长比绿光的大,条纹间距也比绿光大,因此,红光的第一条亮条纹在P点的上方,②正确;
同理,蓝光的波长比绿光的小,蓝光的第一条亮条纹在P点的下方,④错误;
综上所述,只有A正确。
【答案】A
3.如图所示,在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,光具座上放置的光学元件有光源、遮光筒和其他元件,其中a、b、c、d各装置的名称依次是下列选项中的( )。
A.单缝、滤光片、双缝、光屏
B.单缝、双缝、滤光片、光屏
C.滤光片、单缝、双缝、光屏
D.滤光片、双缝、单缝、光屏
对于某种单色光,为增加相邻亮纹(或暗纹)之间的距离,可采用的方法是(任写一种方法) 。
【解析】a、b、c、d各装置的名称分别为滤光片、单缝、双缝、光屏,故C正确;
λ可知,要增加相邻亮纹(或暗纹)的距离,可以增加双缝到屏的距离,也可以减小双缝间距。
【答案】C 增加双缝到屏的距离或减小双缝间距
4.用双缝干涉测光的波长的实验装置如图甲所示,已知单缝与双缝间的距离l1=100mm,双缝与屏的距离l2=700mm,双缝间距d=0.25mm。
用测量头来测量亮条纹中心的距离,测量头由分划板、目镜、手轮等构成。
转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准某亮条纹中心,如图乙所示,记下此时手轮上的示数。
再转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮条纹的中心,记下此时手轮上的示数。
(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮条纹的中心时,手轮上的读数如图丙所示,则对准第1条时示数x1= mm,对准第4条时示数x2= mm。
(2)计算波长λ的表达式为 (用符号表示),λ= nm。
【解析】从测量头的手轮上读数的方法,与从螺旋测微器上读数的方法相同,应特别注意半毫米刻度线是否露出,同时不要忘记需要在下一位进行估读。
图丙中读数分别为x1=2.190mm,x2=7.868mm。
第1、4条亮条纹之间是三个条纹间距的宽度,则相邻亮条纹间的距离是Δx=
λ,解得λ=
=676nm。
(1)2.190 7.868
(2)λ=
676
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 人教版选修34 134 实验用双缝干涉测量 教案 Word版含答案 人教版 选修 34 实验 用双缝 干涉 测量 Word 答案
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)