2022年高中物理 第四章4.5 用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測光的波長》教案 粵教版選修3-4

2022年高中物理 第四章4.5 用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測光的波長教案 粵教版選修3-4 設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)，我們可以更進(jìn)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(xué)生在實(shí)驗(yàn)中，通過了解每個(gè)實(shí)驗(yàn)元件的作用，學(xué)會(huì)科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)方案的思維方法；同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、自學(xué)能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，讓學(xué)生體驗(yàn)探究科學(xué)的艱辛與喜悅。 教學(xué)目標(biāo)1知識(shí)目標(biāo)：知道波長是光的重要參數(shù)通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)運(yùn)用光的干涉測定光的波長更進(jìn)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有關(guān)認(rèn)識(shí)物理實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)工具在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用，掌握物理實(shí)驗(yàn)的一些基本技能，會(huì)使用基本的實(shí)驗(yàn)儀器，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的能力。2能力目標(biāo)：學(xué)會(huì)為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩O(shè)計(jì)各種實(shí)驗(yàn)元件，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和實(shí)踐能力；學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，能運(yùn)用物理知識(shí)和科學(xué)探究方法解決一些問題。3情感目標(biāo)：通過本節(jié)課，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究態(tài)度，體驗(yàn)探索科學(xué)的艱辛與喜悅。 重點(diǎn)與難點(diǎn) 經(jīng)歷科學(xué)探究過程，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、完成實(shí)驗(yàn)并測定光的波長。 教學(xué)過程1實(shí)驗(yàn)裝置的介紹雙縫干涉儀。它由各部分光學(xué)元件在光具座上組成。如圖1所示。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(guān)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(dāng)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5cm10cm，使縫相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上。這時(shí)在屏上就會(huì)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。xx屏幕S1S2雙縫Ld 圖4 實(shí)驗(yàn)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(guān)?4設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探究。分組實(shí)驗(yàn)，分別改變?yōu)V光片和雙縫，觀察干涉圖樣的變化。 L、d不變，研究x與的關(guān)系用不同的單色光進(jìn)行實(shí)驗(yàn) d、不變，研究x與L的關(guān)系比較有否安裝接長管 L、不變，只改變雙縫距離d 只改變雙縫距離d6實(shí)驗(yàn)結(jié)論： L、d不變，研究x與的關(guān)系紅光的最大，條紋間距最大。 d、不變，研究x與L的關(guān)系屏與縫之間的距離L越大，條紋間距越大 L、不變，只改變雙縫距離dd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(dòng)手輪，分劃板會(huì)左右移動(dòng)。安裝測量頭時(shí)，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(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)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(jì)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(jì)算出相應(yīng)的波長。