实验:用双缝干涉测量光的波长+教学方案

4 实验:用双缝干涉测量光的波长
教学目标
(1)理解光的双缝干涉条件,经历完整的实验设计过程。
(2)经历安装和调试仪器的过程,观看双缝干涉图样。
(3)实验与理论相结合,进一步理解双缝干涉条纹间距的影响因素。
(4)经历根据双缝条纹间距处理、双缝与光屏的距离求光的波长的数据处理过程,体会用宏观量测量微观量的方法。
教学重难点
教学重点
实验设计过程、实验操作细节、数据处理过程
教学难点
实验设计过程、实验操作细节、数据处理过程
教学准备
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。
教学过程
新课引入
教师设问:上节课我们学习了光的干涉,请大家回顾一下双缝干涉中,干涉条纹的间隔的表达式。
学生活动:集体回答老师所提问题。
教师活动:理答。
教师设问:请大家思考一下,能不能通过双缝干涉实验来测量光的波长?
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一、实验目的
教师口述:根据我们问题,实验目的当然是用双缝干涉测量光的波长。
二、实验原理与设计
教师口述:我们今天就来用光的干涉来测量光的波长。实验原理就是双缝干涉条纹间距表达式的变形式。请大家思考需要测量哪些物理量,怎样测量这些物理量?
学生活动:小组内讨论老师所提问题,然后小组代表发言。
教师活动:理答。
要通过双缝干涉实验来测量光的波长,当然首先要设计一个双缝干涉实验,并且测量出双缝间距、干涉条纹间距、双缝与光屏的距离。
根据光的干涉条件,只有振动方向相同、频率相同、有固定相位差的光才会发生干涉。不广告伞制作
同颜的光的波长是不一样的,首先一个单光作为光源。这个单光源可用激光,也可用普通光源经过一个滤光片来产生单光。这样,就解决了频率相同的问题。不同光源的振动方向、固定相位差不好满足。不过,如果这两束要干涉的光来自同一光源,自然地就满足了振动方向相同、有固定相位差的条件。这样让单光经过一个单缝,再经过双缝。双缝后面接光屏。
这样,即可测量双缝间距、干涉条纹间距、双缝与屏的距离。根据所测得的这些物理量,即可求得光的波长。
三、实验器材
教师设问:请同学们思考需要哪些实验器材?
学生活动:小组内讨论老师所提问题,然后小组代表发言。
智能营销客户管理系统教师活动:理答。
为了更方便地布置这些仪器和测量数据,我们使用双缝干涉仪。双缝干涉仪除了包含上面的器材外,还包含了方便测量干涉条纹间距的测量头。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,如图甲所示,测量时先转动测量头,让分划板中心刻线与干涉条纹平行,然后转动手轮,使分划板向左(或向右)移动至分划板的中心刻线与条纹的中心对齐,记下此时读数,再转动手轮,用同样的方法测出n个亮纹间的距离a,则可求出相邻两亮纹间的距离Δx
综上,所需要的实验器材: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。
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四、实验操作
师生活动:教师让学生思考实验步骤,然后让一名学生上讲台讲解。然后教师给出判断或补充。
4.1 装置并调节器材
(1)先将光源(线状光源)、遮光筒依次放于光具座上,如图所示,调整光源的高度,使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮。
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(2)将单缝和双缝安装在光具座上,使线状光源、单缝及双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上,并注意使双缝与单缝相互平行,在遮光筒有光屏一端安装测量头,如图所示,调整分划板位置到分划板中心刻线位于光屏中央。
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(3)调节单缝的位置,使单缝和双缝间距离保持在5~10 cm,使缝相互平行,中心大致位于遮光筒的轴线上,这时通过测量头上的目镜观察干涉条纹,若干涉条纹不清晰,可通过遮光筒上的调节长杆轻轻拨动双缝,即可使干涉条纹清晰明亮。在屏上就会看到白光的双缝干涉图样。
(4)将红(或绿)滤光片套在单缝前面,通过目镜可看到单光的双缝干涉条纹。
(5)在光源及单缝之间加上一凸透镜,调节光源及单缝的位置,使光源灯丝成像于单缝上,可提高双缝干涉条纹的亮度,使条纹更加清晰,如图所示。

本文发布于:2024-09-21 00:27:05,感谢您对本站的认可!

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