1、8/8高二物理教案：用雙縫干預(yù)測(cè)量光的波長(zhǎng)【】步入高中 ,相比初中更為緊張的學(xué)習(xí)隨之而來。在此高二物理欄目的小編為您編輯了此文：高二物理教案：用雙縫干預(yù)測(cè)量光的波長(zhǎng)希望能給您的學(xué)習(xí)和教學(xué)提供幫助。本文題目：高二物理教案：用雙縫干預(yù)測(cè)量光的波長(zhǎng)【教學(xué)目標(biāo)】(一)知識(shí)與技能1.掌握明條紋(或暗條紋)間距的計(jì)算公式及推導(dǎo)過程。2.觀察雙縫干預(yù)圖樣 ,掌握實(shí)驗(yàn)方法。(二)過程與方法培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和分析處理故障的能力。(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀體會(huì)用宏觀量測(cè)量微觀量的方法 ,對(duì)學(xué)生進(jìn)行物理方法的教育。【教學(xué)重點(diǎn)】雙縫干預(yù)測(cè)量光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)操作。【教學(xué)難點(diǎn)】、L、d、的準(zhǔn)確測(cè)量?！窘虒W(xué)方法】復(fù)

2、習(xí)提問 ,理論推導(dǎo) ,實(shí)驗(yàn)探究【教學(xué)用具】雙縫干預(yù)儀、光具座、光源、學(xué)生電源、導(dǎo)線、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭、刻度尺【教學(xué)過程】(一)引入新課師：在雙縫干預(yù)現(xiàn)象中 ,明暗條紋出現(xiàn)的位置有何規(guī)律?生：當(dāng)屏上某點(diǎn)到兩個(gè)狹縫的路程差=2n ,n=0、1、2時(shí) ,出現(xiàn)明紋;當(dāng)=(2n+1) ,n=0、1、2時(shí) ,出現(xiàn)暗紋。師：那么條紋間距與波長(zhǎng)之間有沒有關(guān)系呢?下面我們就來推導(dǎo)一下。(二)進(jìn)行新課1.實(shí)驗(yàn)原理師：投影以下圖及以下說明設(shè)兩縫S1、S2間距離為d ,它們所在平面到屏面的距離為l ,且ld ,O是S1S2的中垂線與屏的交點(diǎn) ,O到S1、S2距離相等。推導(dǎo)：(教師板演 ,學(xué)

3、生表達(dá))由圖可知S1P=r1師：r1與x間關(guān)系如何?生：r12=l2+(x- )2師：r2呢?生：r22=l2+(x+ )2師：路程差|r1-r2|呢?(大局部學(xué)生沉默 ,因?yàn)閮筛街畈荒苓M(jìn)行深入運(yùn)算)師：我們可不可以試試平方差?r22-r12=(r2-r1)(r2+r1)=2dx由于ld ,且lx ,所以r1+r22l ,這樣就好辦了 ,r2-r1=r= x師：請(qǐng)大家別忘了我們的任務(wù)是尋找x與的關(guān)系。r與波長(zhǎng)有聯(lián)系嗎?生：有。師：好 ,當(dāng)r=2n ,n=0、1、2時(shí) ,出現(xiàn)亮紋。即 x=2n 時(shí)出現(xiàn)亮紋 ,或?qū)懗蓌=第n條和第(n-1)條(相鄰)亮紋間距離x為多少呢?生：x=xn-xn-1

4、=n-(n-1)師：也就是x=我們成功了!大家能用語言表述一下條紋間距與波長(zhǎng)的關(guān)系嗎?生：成正比。師：對(duì) ,不過大家別忘了這里l、d要一定。暗紋間距大家說怎么算?生：一樣。師：結(jié)果如何?生：一樣。師：有了相鄰兩個(gè)亮條紋間距公式x= ,我們就可以用雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)來測(cè)量光的波長(zhǎng)了。2.觀察雙縫干預(yù)圖樣(教師指導(dǎo)學(xué)生按步驟進(jìn)行觀察 ,也可引導(dǎo)學(xué)生先設(shè)計(jì)好步驟 ,分析研究后再進(jìn)行 ,教師可將實(shí)驗(yàn)步驟投影)步驟：(1)按課本圖13.3-2 ,將光源、單縫、遮光管、毛玻璃屏依次安放在光具座上。(2)接好光源 ,翻開開關(guān) ,使燈絲正常發(fā)光;(3)調(diào)節(jié)各器件的高度 ,使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線到達(dá)光屏;(4)安

5、裝單縫和雙縫 ,使雙縫與單縫平行 ,二者間距約510 cm.;(5)在單縫和光源間放上濾光片 ,觀察單色光的干預(yù)條紋。(6)那走濾光片 ,觀察白光的干預(yù)條紋。(教師指導(dǎo)學(xué)生分別觀察紅色、紫色等不同顏色的單色光的干預(yù)圖樣 ,比擬不同色光干預(yù)條紋寬度 ,與課本第59頁彩圖13.3-3對(duì)照 ,得出結(jié)論：紅光干預(yù)條紋間距大于紫光干預(yù)條紋間距(注意其他條件相同 ,進(jìn)行實(shí)驗(yàn))。對(duì)于同種色光 ,改變雙縫間距d ,得出結(jié)論：雙縫間距d越小 ,條紋間距越大。觀察線狀白熾燈的干預(yù)條紋 ,與課本60頁圖彩圖比照 ,得出結(jié)論：白光的干預(yù)條紋是彩色的。)3.測(cè)定單色光的波長(zhǎng)(教師指導(dǎo)學(xué)生按步驟進(jìn)行測(cè)量 ,也可引導(dǎo)學(xué)生先

6、設(shè)計(jì)好步驟 ,分析研究后再進(jìn)行 ,教師可將實(shí)驗(yàn)步驟投影)步驟：(1)安裝測(cè)量頭 ,調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干預(yù)條紋;(2)使分劃板中心刻線對(duì)齊某條(記為第1條)亮條紋的中央 ,記下手輪上的讀數(shù)a1 ,轉(zhuǎn)動(dòng)手輪 ,使分劃板中心刻線移動(dòng) ,當(dāng)中心刻線與第n條亮紋中央對(duì)齊 ,記下移動(dòng)的條紋數(shù)n和移動(dòng)后手輪的讀數(shù)a2 ,那么相鄰兩條紋間的距離 。(3)用刻度尺測(cè)量雙縫到光屏間距離L;(4)用游標(biāo)卡尺測(cè)量雙縫間距d(這一步也可省去 ,d在雙縫玻璃上已標(biāo)出);(5)重復(fù)測(cè)量、計(jì)算 ,求出波長(zhǎng)的平均值;(6)換用不同濾光片 ,重復(fù)實(shí)驗(yàn)。說明：實(shí)驗(yàn)過程中教師要注意指導(dǎo)：(1)雙縫干預(yù)儀是比擬精密的實(shí)驗(yàn)儀器 ,實(shí)驗(yàn)前

7、教師要指導(dǎo)學(xué)生輕拿輕放 ,不要隨便拆分遮光筒 ,測(cè)量頭等元件 ,學(xué)生假設(shè)有探索的興趣應(yīng)在教師指導(dǎo)下進(jìn)行。(2)濾光片、單縫、雙縫、目鏡等會(huì)粘附灰塵 ,要指導(dǎo)學(xué)生用擦鏡紙輕輕擦拭 ,不用其他物品擦拭或口吹氣除塵。(3)指導(dǎo)安裝時(shí) ,要求學(xué)生注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上 ,并使單縫、雙縫平行且豎直 ,引導(dǎo)學(xué)生分析理由。(4)光源使用線狀長(zhǎng)絲燈泡 ,調(diào)節(jié)時(shí)使之與單縫平行且靠近。(5)實(shí)驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)像屏上的光很弱的情況.主要是燈絲、單縫、雙縫、測(cè)量頭與遮光筒不共軸線所致;干預(yù)條紋的清晰與否與單縫和雙縫是否平行很有關(guān)系.因此(3)(4)兩步要求應(yīng)在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中引導(dǎo)他們分析 ,

8、培養(yǎng)分析問題的能力。(6)實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生還會(huì)遇到各種類似故障 ,教師要鼓勵(lì)他們分析查找原因。(三)課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)通過今天的學(xué)習(xí) ,我們掌握了干預(yù)條紋的間距與光的波長(zhǎng)之間的定量關(guān)系 ,即x= ,并利用上式測(cè)量了光的波長(zhǎng)。該實(shí)驗(yàn)為我們提供了一種用宏觀量測(cè)量微觀量的方法。(四)課余作業(yè)完成P60問題與練習(xí)的題目。附：課后訓(xùn)練1.在做雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí) ,用普通的白光做光源 ,假設(shè)在雙縫處把一縫用紅色玻璃擋住 ,另一縫用綠色玻璃擋住 ,那么屏上會(huì)出現(xiàn) ( )A.紅色干預(yù)條紋 B.綠色干預(yù)條紋C.紅綠相間的干預(yù)條紋 D.無干預(yù)條紋 ,但有亮光答案：D2.在楊氏雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中 ,保持雙縫到屏的距離不變 ,調(diào)節(jié)

9、雙縫間距離 ,當(dāng)距離增大時(shí) ,干預(yù)條紋距離將變_ ,當(dāng)距離減小時(shí) ,干預(yù)條紋間距將變_.答案：小 ,大3.用單色光做雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí) ,測(cè)得雙縫間距離為0.4 mm ,雙縫到屏的距離為1 m ,干預(yù)條紋間距為1.5 mm ,求所用光波的波長(zhǎng)。答案：610-7 m4.光纖通信是70年代以后開展起來的新興技術(shù) ,世界上許多國家都在積極研究和開展這種技術(shù)。發(fā)射導(dǎo)彈時(shí) ,可在導(dǎo)彈后面連一根細(xì)如蛛絲的光纖 ,就像放風(fēng)箏一樣 ,這種纖細(xì)的光纖在導(dǎo)彈和發(fā)射裝置之間 ,起著雙向傳輸信號(hào)的作用 ,光纖制導(dǎo)的下行光信號(hào)是鎵鋁砷激光器發(fā)出的在纖芯中波長(zhǎng)為0.85 m的單色光。而上行光信號(hào)是銦鎵砷磷發(fā)光二極管發(fā)射的在纖

10、芯中波長(zhǎng)為1.06 m的單色光 ,這樣操縱系統(tǒng)通過這根光纖向?qū)棸l(fā)出控制指令 ,導(dǎo)彈就如同長(zhǎng)眼睛一樣盯住目標(biāo)。根據(jù)以上信息 ,答復(fù)以下問題：(1)在光纖制導(dǎo)中 ,上行光信號(hào)在真空中波長(zhǎng)是多少?(2)為什么上行光信號(hào)和下行光信號(hào)要采用兩種不同頻率的光?(光纖纖芯的折射率為1.47)答案：(1)157 m ,(2)如果上行光信號(hào)和下行光信號(hào)頻率相同 ,會(huì)發(fā)生干預(yù)現(xiàn)象。相互間產(chǎn)生干擾。5.在雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中 ,以白光為光源 ,在屏幕上觀察到了彩色干預(yù)條紋。假設(shè)在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過紅光) ,另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光) ,這時(shí) ( )A.只有紅色和綠色的雙縫干預(yù)條紋 ,其他

11、顏色的雙縫干預(yù)條紋消失B.紅色和綠色的雙縫干預(yù)條紋消失 ,其他顏色的雙縫干預(yù)條紋依然存在C.任何顏色的雙縫干預(yù)條紋都不存在 ,但在屏上仍有光亮D.屏上無任何光亮解析：題目中給出的條件是：以白光為光源時(shí) ,在屏幕上得到了彩色的干預(yù)條紋。假設(shè)在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過紅光) ,另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光) ,那么 ,從雙縫射出的那么是頻率不同的紅色光和綠色光 ,所以不可能產(chǎn)生干預(yù)條紋 ,故A、D錯(cuò);而其他顏色的光不可能透過濾光片 ,故B亦錯(cuò).雖然不能產(chǎn)生干預(yù)條紋 ,但仍有光照在屏上 ,故C對(duì)。答案：C6.用單色光做雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn) ,以下說法正確的選項(xiàng)是A.相鄰干預(yù)條紋之間距離

12、相等B.中央明條紋寬度是兩邊明紋寬度的兩倍C.屏與雙縫之間距離減小 ,那么屏上條紋間的距離增大D.在實(shí)驗(yàn)裝置不變的情況下 ,紅光的條紋間距小于藍(lán)光的條紋間距解析：因?yàn)殡p縫干預(yù)的條紋寬x= ,可見條紋寬應(yīng)是相等的 ,A正確 ,BC錯(cuò) ,又因?yàn)?紅 藍(lán) ,所以x紅x藍(lán) ,故D錯(cuò).答案：A7.如下圖 ,用波長(zhǎng)為 的單色光做雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí) ,設(shè)兩個(gè)狹縫S1、S2到屏上某點(diǎn)P的路程差為d ,那么A.距O點(diǎn)最近的一條暗紋必是d= /2B.對(duì)屏上某點(diǎn)d=n /2(n為正整數(shù))時(shí) ,出現(xiàn)暗紋C.距O點(diǎn)越遠(yuǎn)的點(diǎn)d越長(zhǎng) ,就越容易出現(xiàn)暗條紋D.用各色光在同一條件下實(shí)驗(yàn) ,波長(zhǎng)越短的色光條紋間距越小解析：當(dāng)路程差d

13、=n 時(shí)出現(xiàn)亮條紋 ,路程差d=(2n+1) /2時(shí)出現(xiàn)暗條紋 ,可見 ,當(dāng)n=0時(shí) ,d= /2 ,所以A正確。由x=l /d(式中d為兩狹縫間的距離)得 ,頻率越大的色光 ,其波長(zhǎng)越短 ,干預(yù)條紋之間的距離越小 ,故D正確。答案：AD8.在利用雙縫干預(yù)測(cè)定光波波長(zhǎng)時(shí) ,首先調(diào)節(jié)_和_的中心均位于遮光筒的中心軸線上 ,并使單縫和雙縫豎直并且互相平行.當(dāng)屏上出現(xiàn)了干預(yù)圖樣后 ,用測(cè)量頭上的游標(biāo)卡尺測(cè)出n條明紋間距離a ,那么兩條相鄰明條紋間的距離x=_ ,雙縫到毛玻璃屏的距離L用_測(cè)量 ,用公式_可以測(cè)出單色光的波長(zhǎng)。答案：光源、濾光片、單縫、雙縫 ,毫米刻度尺x=9.用紅光做光的干預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí) ,雙縫間的距離為0.210-3 m ,測(cè)得雙縫到屏的距離為0.700