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物理选择性必修 第一册4 实验：用双缝干涉测量光的波长优秀学案设计
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这是一份物理选择性必修 第一册4 实验：用双缝干涉测量光的波长优秀学案设计，共5页。学案主要包含了学习目标，学习重难点，学习过程，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
【学习目标】
1．了解“双缝干涉测量光的波长”的实验原理和实验器材，进一步理解影响干涉条纹间距的因素。
2．观察干涉图样，加深对干涉图样的认识和理解。
3．通过实验，学会用光的干涉测定单色光的波长。
【学习重难点】
1．观察干涉图样，加深对干涉图样的认识和理解。
2．通过实验，学会用光的干涉测定单色光的波长。
【学习过程】
一、知识回顾
1．产生稳定的干涉条纹的条件：__________________________。
2．（1）半波长的偶数倍时出现_____条纹；
（2）半波长的奇数倍时出现_____条纹。
3．同样条件的双缝实验，用不同的色光得到的相邻亮（暗）条纹间的宽度_____。
关系式：_______________
4．单色光干涉条纹的特点是__________的，__________的。
二、新课学习
（一）实验原理
1．实验原理式：_______________。
2．公式中各物理量的含义是：
l：__________________________。
d：__________________________。
λ：__________________________。
Δx：_________________________。
（二）实验装置
1．认识实验仪器：
写出仪器中各部分的名称
2．实验仪器的调节：
①光源、透镜、遮光筒等应该__________。
调节方法：调节光源和透镜的高度，让两者和遮光筒等高。在未安装单缝和双缝时，能从遮光筒的另一端看到光源。
②双缝应该__________放置。
③单缝、双缝的放置方向应__________。
调节方法：可以通过拨杆来调节单缝的放置方向。
3．观察白光的干涉图样：
（1）看不到图样或图样较暗。
原因：______________________________。
（2）干涉条纹是斜的。
原因：______________________________。
（3）条纹不清晰。
原因：______________________________。
4．观察红光和蓝光的干涉图样：
红光 双缝间距0.18mm
红光 双缝间距0.36mm
蓝光 双缝间距0.36mm
（三）物理量的测量
1．??的测量
测量方式：双缝到屏的距离??可以用__________测出。
2．????的测量
测量头：
测量??个亮条纹间的距离??，则：∆??__________。
注意在测量n个亮条纹的距离时，要朝____________________旋转测量头。
最后用公式求出光的波长：λ=dΔxl。
（四）拓展：其他的测量方法
1．__________
2．__________
3．__________
4．__________
5．__________
【课堂练习】
1．在做双缝干涉实验时，用普通的白光做光源，若在双缝处把一缝用红色玻璃挡住，另一缝用绿色玻璃挡住，则屏上会出现（ ）
A．红色干涉条纹 B．绿色干涉条纹
C．红绿相间的干涉条纹 D．无干涉条纹，但有亮光
答案：D
2．在杨氏双缝干涉实验中，保持双缝到屏的距离不变，调节双缝间距离，当距离增大时，干涉条纹距离将变________，当距离减小时，干涉条纹间距将变________。
答案：小 大
3．用单色光做双缝干涉实验时，测得双缝间距离为0.4mm，双缝到屏的距离为1m，干涉条纹间距为1.5mm，求所用光波的波长。
答案：6×10-7m
4．光纤通信是70年代以后发展起来的新兴技术，世界上许多国家都在积极研究和发展这种技术。发射导弹时，可在导弹后面连一根细如蛛丝的光纤，就像放风筝一样，这种纤细的光纤在导弹和发射装置之间，起着双向传输信号的作用，光纤制导的下行光信号是镓铝砷激光器发出的在纤芯中波长为0.85μm的单色光。而上行光信号是铟镓砷磷发光二极管发射的在纤芯中波长为1.06μm的单色光，这样操纵系统通过这根光纤向导弹发出控制指令，导弹就如同长“眼睛”一样盯住目标。根据以上信息，回答下列问题：
（1）在光纤制导中，上行光信号在真空中波长是多少？
（2）为什么上行光信号和下行光信号要采用两种不同频率的光？（已知光纤纤芯的折射率为1.47）
答案：（1）157μm，（2）如果上行光信号和下行光信号频率相同，会发生干涉现象。相互间产生干扰。
5．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），这时（ ）
A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他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，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在
C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但在屏上仍有光亮
D．屏上无任何光亮
解析：题目中给出的条件是：以白光为光源时，在屏幕上得到了彩色的干涉条纹。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），那么，从双缝射出的则是频率不同的红色光和绿色光，所以不可能产生干涉条纹，故A、D错；而其他颜色的光不可能透过滤光片，故B亦错。虽然不能产生干涉条纹，但仍有光照在屏上，故C对。
答案：C
6．用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是（ ）
A．相邻干涉条纹之间距离相等
B．中央明条纹宽度是两边明纹宽度的两倍
C．屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹间的距离增大
D．在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距
答案：A
7．如图所示，用波长为的单色光做双缝干涉实验时，设两个狭缝S1、S2到屏上某点P的路程差为d，则（ ）
A．距O点最近的一条暗纹必是d=λ/2
B．对屏上某点d=nλ/2（n为正整数）时，出现暗纹
C．距O点越远的点d越长，就越容易出现暗条纹
D．用各色光在同一条件下实验，波长越短的色光条纹间距越小
答案：AD
8．在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节________和________的中心均位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直并且互相平行。当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺测出n条明纹间距离a，则两条相邻明条纹间的距离Δx=________，双缝到毛玻璃屏的距离L用________测量，用公式________可以测出单色光的波长。
答案：光源、滤光片、单缝、双缝 an-1 毫米刻度尺Δx=Ldλ
9．用红光做光的干涉实验时，已知双缝间的距离为0.2×10-3m，测得双缝到屏的距离为0.700m，分划板中心刻线对齐第一级亮条纹中央时手轮读数为0.200×10-3m，第四级亮条纹所在位置为7.470×10-3m，求红光的波长。若改用蓝光做实验，其他条件不变，则干涉条纹宽度如何变化？
答案：6.922×10-7m 变窄
【学习目标】
1．了解“双缝干涉测量光的波长”的实验原理和实验器材，进一步理解影响干涉条纹间距的因素。
2．观察干涉图样，加深对干涉图样的认识和理解。
3．通过实验，学会用光的干涉测定单色光的波长。
【学习重难点】
1．观察干涉图样，加深对干涉图样的认识和理解。
2．通过实验，学会用光的干涉测定单色光的波长。
【学习过程】
一、知识回顾
1．产生稳定的干涉条纹的条件：__________________________。
2．（1）半波长的偶数倍时出现_____条纹；
（2）半波长的奇数倍时出现_____条纹。
3．同样条件的双缝实验，用不同的色光得到的相邻亮（暗）条纹间的宽度_____。
关系式：_______________
4．单色光干涉条纹的特点是__________的，__________的。
二、新课学习
（一）实验原理
1．实验原理式：_______________。
2．公式中各物理量的含义是：
l：__________________________。
d：__________________________。
λ：__________________________。
Δx：_________________________。
（二）实验装置
1．认识实验仪器：
写出仪器中各部分的名称
2．实验仪器的调节：
①光源、透镜、遮光筒等应该__________。
调节方法：调节光源和透镜的高度，让两者和遮光筒等高。在未安装单缝和双缝时，能从遮光筒的另一端看到光源。
②双缝应该__________放置。
③单缝、双缝的放置方向应__________。
调节方法：可以通过拨杆来调节单缝的放置方向。
3．观察白光的干涉图样：
（1）看不到图样或图样较暗。
原因：______________________________。
（2）干涉条纹是斜的。
原因：______________________________。
（3）条纹不清晰。
原因：______________________________。
4．观察红光和蓝光的干涉图样：
红光 双缝间距0.18mm
红光 双缝间距0.36mm
蓝光 双缝间距0.36mm
（三）物理量的测量
1．??的测量
测量方式：双缝到屏的距离??可以用__________测出。
2．????的测量
测量头：
测量??个亮条纹间的距离??，则：∆??__________。
注意在测量n个亮条纹的距离时，要朝____________________旋转测量头。
最后用公式求出光的波长：λ=dΔxl。
（四）拓展：其他的测量方法
1．__________
2．__________
3．__________
4．__________
5．__________
【课堂练习】
1．在做双缝干涉实验时，用普通的白光做光源，若在双缝处把一缝用红色玻璃挡住，另一缝用绿色玻璃挡住，则屏上会出现（ ）
A．红色干涉条纹 B．绿色干涉条纹
C．红绿相间的干涉条纹 D．无干涉条纹，但有亮光
答案：D
2．在杨氏双缝干涉实验中，保持双缝到屏的距离不变，调节双缝间距离，当距离增大时，干涉条纹距离将变________，当距离减小时，干涉条纹间距将变________。
答案：小 大
3．用单色光做双缝干涉实验时，测得双缝间距离为0.4mm，双缝到屏的距离为1m，干涉条纹间距为1.5mm，求所用光波的波长。
答案：6×10-7m
4．光纤通信是70年代以后发展起来的新兴技术，世界上许多国家都在积极研究和发展这种技术。发射导弹时，可在导弹后面连一根细如蛛丝的光纤，就像放风筝一样，这种纤细的光纤在导弹和发射装置之间，起着双向传输信号的作用，光纤制导的下行光信号是镓铝砷激光器发出的在纤芯中波长为0.85μm的单色光。而上行光信号是铟镓砷磷发光二极管发射的在纤芯中波长为1.06μm的单色光，这样操纵系统通过这根光纤向导弹发出控制指令，导弹就如同长“眼睛”一样盯住目标。根据以上信息，回答下列问题：
（1）在光纤制导中，上行光信号在真空中波长是多少？
（2）为什么上行光信号和下行光信号要采用两种不同频率的光？（已知光纤纤芯的折射率为1.47）
答案：（1）157μm，（2）如果上行光信号和下行光信号频率相同，会发生干涉现象。相互间产生干扰。
5．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），这时（ ）
A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他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，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在
C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但在屏上仍有光亮
D．屏上无任何光亮
解析：题目中给出的条件是：以白光为光源时，在屏幕上得到了彩色的干涉条纹。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），那么，从双缝射出的则是频率不同的红色光和绿色光，所以不可能产生干涉条纹，故A、D错；而其他颜色的光不可能透过滤光片，故B亦错。虽然不能产生干涉条纹，但仍有光照在屏上，故C对。
答案：C
6．用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是（ ）
A．相邻干涉条纹之间距离相等
B．中央明条纹宽度是两边明纹宽度的两倍
C．屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹间的距离增大
D．在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距
答案：A
7．如图所示，用波长为的单色光做双缝干涉实验时，设两个狭缝S1、S2到屏上某点P的路程差为d，则（ ）
A．距O点最近的一条暗纹必是d=λ/2
B．对屏上某点d=nλ/2（n为正整数）时，出现暗纹
C．距O点越远的点d越长，就越容易出现暗条纹
D．用各色光在同一条件下实验，波长越短的色光条纹间距越小
答案：AD
8．在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节________和________的中心均位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直并且互相平行。当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺测出n条明纹间距离a，则两条相邻明条纹间的距离Δx=________，双缝到毛玻璃屏的距离L用________测量，用公式________可以测出单色光的波长。
答案：光源、滤光片、单缝、双缝 an-1 毫米刻度尺Δx=Ldλ
9．用红光做光的干涉实验时，已知双缝间的距离为0.2×10-3m，测得双缝到屏的距离为0.700m，分划板中心刻线对齐第一级亮条纹中央时手轮读数为0.200×10-3m，第四级亮条纹所在位置为7.470×10-3m，求红光的波长。若改用蓝光做实验，其他条件不变，则干涉条纹宽度如何变化？
答案：6.922×10-7m 变窄
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