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浙江专用2022高中物理第十三章光第3课时光的干涉实验:用双缝干涉测量光的波长学案新人教版选修3
12页1、浙江专用2022高中物理第十三章光第3课时光的干涉实验:用双缝干涉测量光的波长学案新人教版选修3 研究选考把握考情知识内容光的干涉实验:用双缝干涉测量光的波长考试要求加试c教学要求1.知道杨氏双缝干涉实验,以及它对认识光的本性的意义2.知道光的干涉条件,知道杨氏双缝干涉实验设计的巧妙之处3.了解干涉条件的特点4.理解明、暗条纹产生的条件5.了解实验装置,知道实验原理及需要测量的物理量6.知道测量头的使用方法,会测量明条纹的间距7.知道滤光片和遮光筒的作用,理解实验中为了满足干涉条件所采用的方法8.知道获得理想干涉条纹的实验操作要求9.会用控制变量的方法,分别研究光的颜色、双缝距离和双缝与屏之间距离等与条纹间距的关系10.会设计实验数据记录表并记录数据11.会根据给出的波长表达式计算不同颜色光的波长12.会用光传感器做双缝干涉实验13.经历实验过程,体会条纹间距测量时的实验方法说明1.不要求定量计算以双缝干涉为背景的问题 2.不要求推导相邻两个明条纹或暗条纹中心间的计算公式知识点一杨氏干涉实验基 础 梳 理1.1801年,英国物理学家托马斯杨成功地观察到了光的干涉现象。2.双缝干涉的装置
2、示意图图1实验装置如图1所示,有光源、单缝、双缝和光屏。(1)单缝的作用:获得一个线光源,使光源有唯一的频率和振动情况。也可用激光直接照射双缝。(2)双缝的作用:一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光。3.让一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上,狭缝S1和S2相距很近,狭缝就成了两个波源,它们的频率、相位和振动方向总是相同的。这两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加,发生干涉现象,挡板后面的屏上得到明暗相间的条纹。这种现象证明光是一种波。要 点 精 讲1.产生干涉的条件:两列光的频率相同、相位相同、振动方向相同。本实验中是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源的。2.干涉图样(1)若用单色光作光源,则干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹。(2)若用白光作光源,则干涉条纹是彩色条纹,且中间条纹是亮的。3.实验结论:证明光是一种波。【例1】 在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏幕上观察到了彩色干涉条纹,若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光),另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光),已知红光与绿光频率、波长均不相等,这时()A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹,其他
3、颜色的双缝干涉条纹消失B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其他颜色的干涉条纹依然存在C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍有光亮D.屏上无任何光亮解析分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后,红光和绿光频率不等,不能发生干涉,因此屏上不会出现干涉条纹,但仍有光亮。答案C知识点二出现明暗条纹的条件基 础 梳 理当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时(即恰好等于波长的整数倍时),两列光在这点相互加强,这里出现亮条纹;当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时,两列光在这点相互削弱,这里出现暗条纹。要 点 精 讲1.屏上某处出现亮、暗条纹的条件实验装置如图2所示,双缝S1、S2之间的距离为d,双缝到屏的距离为l,屏上的一点P到双缝的距离分别为r1和r2,路程差rr2r1。图2(1)若满足路程差为波长的整数倍,即rk(其中k0,1,2,3,),则出现亮条纹。(2)若满足路程差为半波长的奇数倍,即r(2k1)(其中k0,1,2,3,),则出现暗条纹。2.相邻亮条纹(暗条纹)间的距离x与波长的关系:x,其中l为双缝到屏的距离,d为双缝之间的距离。【例2】 如图3所示为双缝干
4、涉实验装置。当使用波长为6107 m的橙色光做实验时,光屏上的P点及其上方的P1点形成两条相邻的明纹。若使用波长为4107 m的紫光重复上述实验,在P点和P1点形成的明、暗纹情况是()图3A.P和P1都是明纹 B.P是明纹,P1是暗纹C.P是暗纹,P1是明纹 D.P和P1都是暗纹解析根据形成明、暗条纹的条件可知:无论换用哪种波长的色光、波程差,rPS1PS20,故P点总是明纹。橙色光在P1点形成第一级明纹,有rP1S2P1S1n16107 m6107 m,这对紫光来说:P1S2P1S11.5紫,故P1为暗纹。答案B知识点三实验:用双缝干涉测量光的波长要 点 精 讲操作指要1.双缝干涉仪是比较精密的实验仪器,不要随便拆分遮光筒、测量头等元件。2.滤光片、单缝、双缝、目镜等会粘附灰尘,只能用擦镜纸轻轻擦拭,不要用其他物品擦拭或口吹气除尘。3.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。4.光源使用线状长丝灯泡,调节时使之与单缝平行且靠近。测量头原理1.测量头由分划板、目镜、手轮构成,转动手轮,分划板会左右移动,测量时,应使分划板中心与条纹中心对齐
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