教科版选修3-4《第五章 光的波动性 2. 学生实验：用双缝干涉测量光的波长》优秀教案设计

教科版选修3-4《第五章 光的波动性 2. 学生实验：用双缝干涉测量光的波长》优秀教案设计

1．知识与技能 （1）掌握明条纹（或暗条纹）间距的计算公式及推导过程。

（2）观察双缝干涉图样，掌握实验方法。

2．过程与方法 培养学生的动手能力和分析处理“故障”的能力。

3．情感、态度与价值观 体会用宏观量测量微观量的方法，对学生进行物理方法的教育。

【重点、难点】重点：双缝干涉测量光的波长的实验原理及实验操作。

教学难点：、L、d、λ的准确测量。

【实验器材】双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺

【教学方法】复习提问、理论推导、实验探究

【教学过程】

一、引入新课

师：在双缝干涉现象中，明暗条纹出现的位置有何规律？生：当屏上某点到两个狭缝的路程差Δ=2n·，（n=0、1、2…）时，出现明纹；当Δ=（2n+1），（n=0、1、2…）时，出现暗纹。师：那么条纹间距与波长之间有没有关系呢？下面我们就来推导一下。

二、进行新课

1．实验原理

师：［投影］

设两缝S1、S2间距离为d，它们所在平面到屏面的距离为l，且l>>d，O是S1S2的中垂线与屏的交点，O到S1、S2距离相等。

推导：（教师板演，学生表达）

由图可知S1P=r1。师：r1与x间关系如何？生：r12=l2+（x-）2师：r2呢？生：r22=l2+（x+）2师：路程差|r1-r2|呢？（大部分学生沉默，因为两根式之差不能进行深入运算）师：我们可不可以试试平方差？r22-r12=（r2-r1）（r2+r1）=2dx由于l>>d，且l>>x，所以r1+r2≈2l，这样就好办了，r2-r1=Δr=x

师：请大家别忘了我们的任务是寻找Δx与λ的关系。Δr与波长有联系吗？

生：有。师：好，当Δr=2n·，n=0、1、2…时，出现亮纹。即·x=2n·时出现亮纹，或写成x=。第n条和第（n-1）条（相邻）亮纹间距离Δx为多少呢？生：Δx=xn-xn-1=［n-（n-1）］师：也就是Δx=·λ我们成功了！大家能用语言表述一下条纹间距与波长的关系吗？生：成正比。师：对，不过大家别忘了这里l、d要一定。暗纹间距大家说怎么算？生：一样。师：结果如何？生：一样。师：有了相邻两个亮条纹间距公式Δx=·λ，我们就可以用双缝干涉实验来测量光的波长了。

2．观察双缝干涉图样

（教师指导学生按步骤进行观察，也可引导学生先设计好步骤，分析研究后再进行，教师可将实验步骤投影）

步骤：（1）按课本图13.3－2，将光源、单缝、遮光管、毛玻璃屏依次安放在光具座上。（2）接好光源，打开开关，使灯丝正常发光；（3）调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏；（4）安装单缝和双缝，使双缝与单缝平行，二者间距约5~10 cm.；（5）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。（6）那走滤光片，观察白光的干涉条纹。

教师指导学生分别观察红色、紫色等不同颜色的单色光的干涉图样，比较不同色光干涉条纹宽度，与课本第59页彩图13.3－3对照，得出结论：红光干涉条纹间距大于紫光干涉条纹间距（注意其他条件相同，进行实验）。对于同种色光，改变双缝间距d，得出结论：双缝间距d越小，条纹间距越大。观察线状白炽灯的干涉条纹，与课本60页图彩图对比，得出结论：白光的干涉条纹是彩色的。

3．测定单色光的波长

（教师指导学生按步骤进行测量，也可引导学生先设计好步骤，分析研究后再进行，教师可将实验步骤投影）