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1、2022年高中物理 第四章4.5 用雙縫干涉實驗測光的波長》教案 粵教版選修3-4
㈠ 設計思想
本堂課主要利用光的干涉現(xiàn)象測量光的波長。通過本實驗，我們可以更進一步地了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件，觀察白光及單色光的干涉圖樣，并測定單色光的波長。學生在實驗中，通過了解每個實驗元件的作用，學會科學設計實驗儀器和實驗方案的思維方法；同時培養(yǎng)學生的實踐能力、自學能力，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度，讓學生體驗探究科學的艱辛與喜悅。
㈡ 教學目標
1．知識目標：
⑴知道波長是光的重要參數(shù)
⑵通過實驗，學會運用光的干涉測定光的波長
⑶更進一步理解光產(chǎn)生干涉的條件及探究干涉條紋的間距與哪些因素
2、有關
⑷認識物理實驗和數(shù)學工具在物理學發(fā)展過程中的作用，掌握物理實驗的一些基本技能，會使用基本的實驗儀器，培養(yǎng)學生獨立完成實驗的能力。
2．能力目標：
學會為達到實驗目的而設計各種實驗元件，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維和實踐能力；學習科學探究方法，發(fā)展自主學習能力，養(yǎng)成良好的思維習慣，能運用物理知識和科學探究方法解決一些問題。
3．情感目標：
通過本節(jié)課，培養(yǎng)學生的科學研究態(tài)度，體驗探索科學的艱辛與喜悅。
㈢ 重點與難點
經(jīng)歷科學探究過程，自己設計實驗、完成實驗并測定光的波長。
㈣ 教學過程
1．實驗裝置的介紹——雙縫干涉儀。
它由各部分光學元件在光具座上組成。如圖—1所示。
3、
光源 濾光片 單縫 雙縫 遮光筒 屏
圖—1 雙縫干涉儀
2．觀察雙縫干涉圖樣——探究干涉條紋的間距與哪些因素有關
光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為單色光，單色光通過單縫后，相當于線光源，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，干涉條紋可從屏上觀察到。
把直徑約10cm、長約1m的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端裝有雙縫，另一端裝有毛玻璃屏，在筒的觀察端裝上測量頭。取下雙縫，打開光源，調(diào)節(jié)光源的高度，使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮，然后放好單縫和雙縫。單縫和雙縫間的距離約為5cm~10cm，使縫相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上。這時在屏上
4、就會看到白光的雙縫干涉圖樣（如圖—2）。
圖—2 白光的雙縫干涉圖樣
在單縫和光源間放上濾光片就可見到單色光的雙縫干涉圖樣（如圖—3）。
圖—3 單色光的雙縫干涉圖樣
單色光的雙縫干涉圖樣：明暗相間、等距分布。
△x
△x
屏幕
S1
S2
雙縫
L
d
圖—4 實驗示意圖
3． 猜測：
相鄰的兩條明（暗）條紋的間距△x與哪些因素有關?
4．設計實驗方案，探究。
分組實驗，分別改變?yōu)V光片和雙縫，觀察干涉圖樣的變化。
① L、d不變，研究△x與λ的關系
用不同的
5、單色光進行實驗
② d、λ不變，研究△x與L的關系
比較有否安裝接長管
③ L、λ不變，只改變雙縫距離d
只改變雙縫距離d
6．實驗結(jié)論：
① L、d不變，研究△x與λ的關系
紅光的λ最大，條紋間距最大。
② d、λ不變，研究△x與L的關系
屏與縫之間的距離L越大，條紋間距越大．
③ L、λ不變，只改變雙縫距離d
d越小，條紋間距越大．
7．理論研究得到：
8．根據(jù)測定單色光的波長
雙縫間的距離是已知的，雙縫到屏的距離可以用米尺測出，相鄰兩條亮（暗）紋間的距離用測量頭（如圖—5）測出。
圖—6
圖—5 測量頭
測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，轉(zhuǎn)動手輪，分劃板會左右移動。
安裝測量頭時，要卸下觀察筒，換上測量頭。
調(diào)節(jié)目鏡，在視場中出現(xiàn)清晰的干涉條紋及分劃板上的刻線。
測量時，轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線平行于干涉條紋并對齊條紋的中心（如圖—6），記下此時手輪上的讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差就表示這兩條條紋間的距離。
測出條亮（暗）紋間的距離，就可以求出相鄰兩條亮（暗）紋間的距離。根據(jù)公式可計算出光的波長。
換用不同顏色的濾光片，觀察干涉條紋間的距離有什么變化，并根據(jù)公式可計算出相應的波長。
2022年高中物理 第四章4.5 用雙縫干涉實驗測光的波長》教案 粵教版選修3-4
