双4维时空w(x,k)量子力学描述与双缝干涉实验

双4维时空w(x,k)量子力学描述与双缝干涉实验

2015-09-14中科院物理所

4.3.3、量?子?力学双缝?干涉实验的讨论

1）、标准哥本哈解释与双缝?干涉实验

按照标准哥本哈根解释，双缝实验中，如果在测量中确定了粒?子通过哪?一缝，便强调了波粒?二象性中的粒?子特性，与粒?子性互补的波动性就被排斥了，?干涉条纹便将消失。具体地讲，由海森伯测不准关系：准确知道粒?子通过路径A（如挡住B缝），意味着垂直于A的?方向上完全确定了粒?子的位置。如果位置测量精确到，则由测不准原理

△p x·△x=?（4.3.4）

知，这个测量将对垂直于路径A?方向上的动量产?生△p x=?/△x的扰动，从?而?干扰到达屏上粒?子的位置，改变了波的相位，造成了?干涉条纹的消失。

标准哥本哈根解释依据的理论基础是玻尔的互补原理：物质运动具有粒?子和波的双重属性，但在同?一实验中?二者是相互排斥的。测不准关系是引起被测系统量?子退相?干的?一个重要原因[1]。

哥本哈根学派对双缝?干涉实验的解释不能令?人满意。原因有：

(1）实验表明，?一个粒?子?自?身也可以产?生?干涉，单个“电?子实体”如何通过双缝？难道?一个粒?子同时可以通过两个缝？

(2）?几率波是数学波，?而电?子波有真实的物理作?用，数学波与物理实在的关系如何处理？

(3）海森伯认为是?一种“潜能”和“趋势”控制量?子概率的发?生，它象是“电?子实在”中间层次的“替?身”，?而由中间层次的“可能性”向“现实性”转化的?力学基础是什么？

(4）通过双缝的电?子波具有相?干性，?而双缝赌住?一缝，却又?立即表现出粒?子性，没有波特性。在量?子测量中，电?子从遵从量?子概率转向遵从经典概率，其由波向粒?子转化或波包坍缩的物理本质是什么？

(5）产?生光和电?子衍射和?干涉的重要条件是缝宽与光、电?子的波长λ可以?比拟。如果，缝宽?比光、电?子的波长λ?大得很多，则衍射和?干涉?自?行消失。此时电?子从遵从量?子概率转向遵从经典概率，这是否也是?一个?自动退相?干？它和量?子测量引起的退相?干，有何物理机制上的区别？如此等等。

总之，哥本哈根学派对上述这些问题的回答很难令?人满意，或者他们根本不作物理回答?而是试图?用哲学原理回避现实中的物理追究。

2）、双4维时空量?子?力学描述与双缝?干涉实验

（1）双缝前电?子波的制备

当电?子的“构形”不可忽略时，必须?用物质波来描述，不存在“电?子”的轨道运动。此时背景描述空间W(x,k)与微观客体?自?身空间结构不可分离，描述微观客体空间结构的曲率k1及其3维空间的映射k i(i=2,3,4)，既是背景空间W(x,k)的?一部分（虚部坐标），也是描述微观客体?自?身状态波函数的相位因?子。双4维时空量?子?力学描述中，进?入双缝前，电?子波传播在W(x,k)空间，描述电?子“结构形态”和场物质密度变化规律，是物理波。

测量?力学量A, 将ψ(x)按A所对应的算符A的正交归?一本征函数族ψn(x) 展开

ψ(x)＝∑ c nψn(x)（4.3.5）

Aψn(x)＝a nψn(x) i＝2,3,4 （4.3.6）

（2）、双缝对波和粒?子的识别

“双缝”是光、电?子等微观客体波动性或粒?子性的?一种识别装置。若缝宽为Δx，通过双缝的物质波的波长为λ，由测不准关系有

△p x·△x=?（4.3.7）

由德布罗意关系有

p·λ=h（4.3.8）

由于△p x≤p，则有

Δx≥λ（4.3.9）

（4.3.9）式表明，双缝实验中缝宽?比物质波的波长λ要?大,或者?大得不多。这就是双缝产?生波的?干涉的?一个基本条件。

但实验表明，Δx＜＜λ和Δx＞＞λ，单缝衍射和双缝?干涉都不能发?生。如果Δx＞＞λ，缝中微观客体的“形”对讨论问题的影响可以忽略，根据?牛顿?力学中的质点抽象原则，则光、电?子就表现为点粒?子；如果Δx＜＜λ，则光、电?子就以粒?子的形式反弹，这正是实验的结论。这就是玻尔所说：“设计了?一个产?生波或粒?子的仪器系统”。

只有与λ可以?比拟，?大得不多时波的?干涉才能发?生。这正是（4.3.9）式的物理意义。此时，在双缝中,电?子的“构形”对讨论的问题的影响不能忽略，微观客体与背景描述空间不能局域分离。从双缝中传出来的依然是物质波，双缝成了相?干波的波源。

必须强调，进?入双缝前波函数可分解成本征态的叠加态，ψ(x)＝∑ c nψn(x)，根据实验事实，应该只有波长与缝宽差不多（类似共振？）的那个本征态才最有机会以波的形态通过，成为双缝?干涉波源。这就排除了?自旋波函数通过双缝成为双缝?干涉波源的猜测，因为?自旋波函数是在?自?身参考系定义的，波长不在缝宽数量级，?一般双缝实验中观察到的显然不是?自旋波的波动运动。

“微观客体与背景空间不能局域分离”，指的是微观客体不能抽象成质点，脱离描述它的背景空间。换句话说，就是描述微观客体的背景空间与微观客体?自?身的空间结构有关。?而量?子?力学双4维复数时空刚好有这样的功能。双4维复数时空中我们描述的是微观客体内部场物质的波动运动。

（3）、双缝后波的?干涉和退相?干

（a）波的?干涉和退相?干

双缝后的相?干波是物质波，两列波到达显?示屏不同位置有不同相差，使波幅相加或相减。波幅相加，幅度?大的地?方，场物质密度?大，电?子出现的概率也?大；波幅相减，幅度?小的地?方，场物质密度?小，电?子出现的概率也?小；波幅相减为0，场物质密度为0，出现的概率为0。同?一电?子波通过双缝，打到屏幕之前是纯量?子态，两列波同时并?行，是?自?身物质波的相?干，是U过程。

电?子波通过双缝打到屏上，受到屏的宏观连续作?用势U(t) ≈e i(H int)t的阻碍，使得电?子

在“?自纠缠”中退出相?干性，回到实验室空间，以整体粒?子性出现，从纯态演变成混合态，表现为?丨1〉（有粒?子）、?丨0〉（?无粒?子）两种状态，概率各为1/2，?而且动量p渐渐→0。根据物质波表达式

ψ(x,k)=Aexp{-i[k234·x234-k1x1]}

由于k234→0，故

ψ=Aexp{-i[-k1x1]} （4.3.10）

是?一个趋近“?自?身参考系”的转动电?子，?而R1=1/mc→R0=1/m0c与宏观环境——屏幕相?比，其?几何结构太?小了，完全可以忽略不计。打在屏幕上的电?子，观察到的就是?一个宏观点电?子。

?至于?一个具体的电?子单次测量是落到a点还是点b，则完全是随机的，概率各占百分之五

??十，因为那个相?干波就是它?自?身的两种内在平?行状态，它只能从其中?一种状态回到宏观可观察世界。

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现在很容易理解，双缝赌住?一缝，波电?子?立即表现为点电?子的原理：“赌住?一缝”，同样是提供了?一个连续作?用势U(t) ≈e i(H int)t的阻碍，电?子从纯态演变成混合态（实验室空间），并在“动量p→0”中表现为点粒?子，出现在“赌板”上，或者从另外?一缝通过。

如果屏幕是?一个具有透射（晶格间距与波长差不多的单缝、双缝）与反射功能的半透镜，实验现象就会完全不同。我们将另?文讨论。

所以是仪器屏幕宏观连续作?用的介?入，破坏了双缝独?立波源的相?干性，固定周相差的消失，促成了波函数相?干性的消失。物质波从屏前到因屏幕阻碍作?用U?而停下来，这个过程就是电?子波“?自纠缠”退相?干过程，点电?子由式(4.3.10）描述。双缝后屏幕对物质波的阻挡，是双4维复数时空量?子?力学物质波描述，转向4维实时空量?子?力学点粒?子描述的重要物理条件。这?里发?生的是彭罗斯的R过程。显然，量?子测量中，仪器与被测系统之间，“波长与缝宽不可?比”及“宏观连续作?用的介?入”是“全空间离散波动形态”向“局域粒?子形态”转换的两个重要条件。?而连续相互作?用的介?入，就是U-R过程的分界线！

来源：科学网赵国求博客

双缝干涉与延迟选择实验

1双缝干涉实验 一开始，双缝干涉实验是用单一光源照两条缝，在屏幕上会出现明暗相间的干涉条纹，从而证明光的波动性。 1924年，德布罗意提出“物质波”假说，认为和光一样，一切物质都具有波粒二象性。根据这一假说，电子也会具有干涉和衍射等波动现象，这被后来的电子衍射试验所证实。 图1 光的双缝干涉实验 科学家用电子来做实验，发现电子也会在屏幕上投射出干涉条纹，电子是粒子，从而证明粒子具有波动性。 有人就想搞清楚电子是怎么发生干涉的，于是一个一个地发射电子，随着发射电子个数的增加，干涉条纹逐渐呈现出来。 图2 电子双缝干涉实验

这些电子好像分身似地同时通过了两道夹缝并产生干涉现象。但，假如在每条夹缝中各安装了探测器，电子又变得只会选择其中一道夹缝通过，不会出现干涉现象。用光子来做实验也是一样的结果。 这神奇的实验现象引发很多猜想，为什么观测影响结果？有人就提出，探测器改变了电子的运动轨迹，使得干涉现象消失。 2惠勒的延迟选择实验 1979年为纪念爱因斯坦诞辰100周年而在普林斯顿召开了一场讨论会，会上约翰·惠勒提出了“延迟实验”的构想，惠勒通过一个戏剧化的思维实验指出，对电子的双缝干涉进行了进一步思考，并指出我们可以“延迟”电子的决定，使得它在已经实际通过了双缝屏幕之后，再来选择究竟是通过了一条缝还是两条。 先说结论，延迟选择实验是双缝干涉实验的补充和完善（换个姿势而已），它的意义，是证明了观测不会对粒子运动过程有干扰，因为观测发生在最后（双缝干涉实验观测粒子通过哪条缝发生在中途）。

图3 惠勒的延迟选择实验 实验的第一步：不加第二块透镜，如图3的上半部分所示，光子一个个发射，会在终点处显示，无干涉，可以从结果看出光子走了哪条路（精髓）。 实验的第二步：在光子汇合处加透镜，仔细调整位相，完全可以使得在一个方向上的光子呈反相而相互抵消，而在一个确定的方向输出。即使光子一个个发射，也会在一个方向上出现干涉条纹，如图3的下半部分所示。 实验的第三步：控制光子一个个地发射，在光子通过第一个透镜之后，再把第二个透镜放上去，实验的结果出现了干涉条纹。（光路要足够长，动作要足够快） 接下来总结和分析实验：实验的第一步，可以从终点检测光子到底走了哪条路（实际上只能看到最终坍缩的结果，并不知道过程，从经典物理角度出发，可以推算光子路径，但实际上光子两条路都走了），每条通路都有一定概率（取决于透镜反射率）；第二步证明，增加一个透镜，能让单一光子发生自己和自己干涉，也就是证明单一光子走了两条路（跟双缝干涉一回事）。 第三步是很关键的，在光子走了一半的时候（已通过第一块透镜），放置第二块透镜，这时候结果呈现干涉条纹。也就是说光子在两个透镜之间的前进过程中，是分开的（光子既走了路径1，同时也走了路径2），如果在两条路径交汇处放置透镜，就能看到光子自己跟自己干涉，如果不加透镜，那么同时走了两条路的光子，会在你观测它的时候坍缩。第一个透镜分出两条路，光子选择哪条，并不是在它穿过第一个透镜时作出的，而是在最终观测时决定的。 这个实验跟双缝干涉不一样的地方在于，当你观测光子走了哪条路的时候（就是第一步，不加透镜），光子已经走完了全程。从而证明了，观测不会影响光子轨迹。 光子到底在第一个透镜和第二个透镜之间是什么状态，我们还不知道，从干涉结果上看，它像是一分为二了，但实际上是怎么回事，目前还未有定论。 本文作者：柚子2017/1/20

光的干涉教案

光的干涉 【教学目标】 1、知识与技能： （1）在学生已有几何光学知识的基础上引导学生回顾人类对光的本性的认识发展过程（2）在复习机械波干涉的基础上使学生了解产生光的干涉的条件和杨氏实验的设计原理。 （3）使学生掌握在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的原因及条件，并了解其有关计算，明确可以利用双缝干涉的关系测定光波的波长。 （4）通过干涉实验使学生对光的干涉现象加深认识。 2、过程与方法 在教学的主要设置了两个探究的问题 （1）在机械波产生干涉现象的知识基础上，学生通过自主学习掌握光的干涉条件，在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的原因及条件。 （2）小组合作学习探究相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距与什么因素有关。 3、情感态度价值观 培养学生合作的精神、团队的意识和集体的观念，培养学生循着科学家足迹自主探究科学知识的能力，从而真正实现使每个学生都得到发展的目标。 【教学重点】 （1）使学生知道双缝干涉产生的条件，掌握干涉图样的特征。 （2）理解双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的条件 （3）理解相邻的亮条纹（或暗条纹）的间距，并能应用这一规律解决实际问题 【教学难点】 (1)对双缝干涉图样中亮条纹和暗条纹产生原因的正确理解 (2)理解影响双缝干涉图样中相邻亮条纹(或暗条纹)间距的因素 【教学方法】 类比、实验、分组探究 【教学工具】 PPT课件、玩具激光光源、光栅（双缝） 【教学过程】 课题引入： 问一：在日常生活中，我们见到许多光学的现象，这些自然现象是如何形成的？ 图片展示：如光的直线传播、彩虹、“海市蜃楼” 引入：自然界中的光现象如此丰富多彩，人们不禁要问光的本质到底是什么？ 新课教学：

习题25 双缝干涉

一、选择题 1． 把双缝干涉实验装置放在折射率为n 的水中，两缝间距为d ，双缝到屏 的距离为D （D >>d ），所用单色光在真空中波长为λ，则屏上干涉条纹两相邻明纹之间的距离为：（ ） （A ）nd D λ （B ）d D n λ （C ）nD d λ （D ）nd D 2λ (明纹条件 sin tan x d d d k D θθλ≈== ,k D D x k x d d λλ?=??=，n n λλ=) 2．双缝间距为2 mm ，双缝与幕相距300 cm 。用波长为6000?的光照射时， 幕上干涉条纹的相邻两条纹距离（单位为mm ）是（ ） （A ）4.5 （B ）0.9 （C ）3.12 （D ）4.15 （E ）5.18 3．在双缝干涉实验中，初级单色光源S 到两缝 1s 2s 距离相等，则观察屏上中央明条纹位于图中O 处。现将光源S 向下移动到示意图中的S ′位置，则（ ） O S

（A ）中央明条纹也向下移动，且条纹间距不变。 （B ）中央明条纹向上移动，且条纹间距不变。 （C ）中央明条纹向下移动，且条纹间距增大。 （D ）中央明条纹向上移动，且条纹间距增大。 （S 的位置仅仅影响中央明纹的位置） 二、填空题 1．在双缝干涉实验中，若使两缝之间的距离增大，则屏幕上干涉条纹间 距 ，若使单色光波长减少，则干涉条纹间距 。（D x d λ?=，都减小） 2．如图所示，在双缝干涉实验中SS 1=SS 2, 用波长为 λ的光照射双缝1S 和2S ，通过空气后在屏幕E 上 形成干涉条纹。已知P 点处为第三级明条纹，则1 S 和2S 到P 点的光程差为 。若将 整个装置放于某种透明液体中，P 点为第四级明条 纹，则该液体的折射率n = 。 (光程差sin 3d k δθλλ===，k ’/k=4/3, 则n =λ/λ’=4/3)

中学物理教学法《双缝干涉》实验

1、实验名称：光的双缝干涉、光具盘几何光学演示实验 2、实验目的：解中学物理教学中对几何光学、光的干涉、衍射实 验的要求，熟悉光具盘、双缝干涉实验仪的结构、性能，熟练 掌握它们的使用方法和操作技能；通过实验培养借助仪器说明 书学习独立使用仪器的能力；体会新型光具盘在设计上的特色 和尚存在的问题 3、实验教学目的：⑴双缝干涉：学会利用双缝干涉原理测量光的 波长；培养严谨的记录数据、分析数据的习惯。⑵光具盘：学 会利用光具盘中的实验仪器验证几何光学中的基本原理。 4、实验教学要求：认识区分常用几何光学仪器和元件，了解它们 的特点、光路元和用处；本演示实验光路的安装和调整使学生 通过自己动手操作，掌握一定的实验测量方法。学会利用双缝 干涉原理测量光的波长。学会利用光具盘中的实验仪器验证几 何光学中的基本原理。 5、实验在这一章有什么意义：进一步了解光的性质，明白光的干 涉原理和干涉图样的形成。通过光具盘验证光学的原理可以使 学生更直观地看到这些光学原理所对应的光学现象，理论还要 通过实验说话，有助于学生更深刻的理解光的波动性。 6、实验仪器：j2515型双缝干涉试验仪、j2501-1型光具盘演示仪、 学生电源。 7、实验原理：⑴双缝干涉：两条靠的很近的平行双缝，能把一个 线光源发出的光分成两束相干光，当这两列相干光在空间相遇

时，会出现相互加强或相互减弱的现象，即在光程差等于零或等于波长整数倍的地方，相互加强形成亮点；在光程差等于半波长的奇数倍的地方，相互抵消形成暗点。若在双缝后面置一屏幕，则可以见到明暗相间的干涉条纹。⑵光具盘：根据已有光学原理，自行组装光具盘中的光学仪器从而验证所学光学原理对应现象的真实性。 8、 实验的基本方法、基本过程：①按照说明书对实验仪器进行安 装，并进行调节使各部分等高共轴。②在遮光管一端装上观察系统，调节使之出现双缝。③先观察白色光干涉现象，然后观察单色光并记录.④计算。 9、 数据记录 1.红光 d=0.200mm L=600mm 游标尺读数 1 2 3 4 平均值 X 1(mm) 10.52 10.50 10.52 10.50 10.51 X 7(mm) 22.52 22.54 22.54 22.52 22.53 mm X X L d L d 4171067.66 51.1053.22600200.017-?≈-?=--?=?X ?= 红λ 2.绿光 d=0.200mm L=600mm 游标尺读数 1 2 3 4 平均值 X 1(mm) 9.92 9.90 9.92 9.92 9.915 X 7(mm) 19.52 19.52 19.54 19.54 19.53 mm L d L d 4171034.56 915.953.196002.017-?≈-?=-X -X ?=?X ?=绿λ

双缝干涉实验的研究

本科毕业论文（设计） 题目：双缝干涉实验的研究 学生：王晓敏学号： 201040610236 学院：物理与电子科学学院专业：物理学 入学时间： 2010 年 9 月 13 日 指导教师：屈奎职称：讲师 完成日期： 2014 年 5 月 12 日

诚信承诺 我谨在此承诺：本人所写的毕业论文《双缝干涉实验的研究》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 年月日

双缝干涉实验的研究 摘要：通过简单的方法和常用的材料分别设计制作出适合于实验室测量用和教室演示用双缝干涉实验器材。介绍了光源的选择和双缝的制作，并对刻线的不同情况对干涉图像的影响进行了图示说明。 关键词：双缝干涉；自制器材；波长； Study of the Double-slit Interference Experiment Abstract: A method and a simple design commonly used materials are suitable for laboratory measurements and classroom presentations with double-slit interference experiment equipment. Select the source and describes the production of double-slit, and the different situations engraved lines on interference images were illustrated. Key words: double-slit interference; homemade equipment; wavelength

看说双缝实验

看说双缝实验 一项人类无法给出合理解释的科学实验，一种神秘力量在主导着感官 罡罡先生 2018-07-06 07:07:20 把一支蜡烛放在一张开了一个小孔的纸前面，这样就形成了一个点光源（从一个点发出的光源）。现在在纸后面再放一张纸，不同的是第二张纸上开了两道平行的狭缝。从小孔中射出的光穿过两道狭缝投到屏幕上，就会形成一系列明、暗交替的条纹，这就是现在众人皆知的双缝干涉条纹。 科学家们想观察清楚如何会这样，于是他们在微观层面上来观察，架设高速摄像机，观察光子是如何一个一个通过缝隙形成波干涉的，这时候神奇的事情出现了，光子波的特性消失了！又变成人类最容易理解的粒子，只出现了两条条纹。这才引出了超级可怕和诡异的电子双缝干涉实验和后来石破天惊的的“延迟选择实验”，给整个人类带来了前所未有的思想冲击。 无数的科学家马上开始动手设计实验。当科学家在确定电子已经通过双缝后，迅速的在后面的板上放上摄像机的结果是，出现了两道条纹！反之亦然，如果迅速的拿掉摄像机，又会出现干涉条纹，即使我们在决定拿掉摄像机的时候，电子已经通过了双缝！这说明了什么？这意味着当我们没有看电子的时候，电子就不是实在的东西，它像个幽灵向四周散发开来，以波的形态悬浮在空间中。你一睁开眼睛，所有的幻影就立马消失，电子的波函数在瞬间坍缩，变成一个实实在在的粒子，随机出现在某个位置上，让你能看到它。 这个实验几乎颠覆了几千年来人们对客观世界的主流认识，具体而言，就是在人类认识世界的过程中，人的意识决定着客观对象的呈现方式。听起来好像天方夜谭，可这真真实实就是电子双缝干涉实验带给我们的震撼。在二十一世纪初科学界评选的令人头皮发炸的十大实验中，该实验高居榜首。用“毛骨悚然”来形容该实验一点也不为过。

13.4 实验：用双缝干涉测量光的波长教案

13.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 【教学目标】 （一）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。 （二）过程与方法 培养学生的动手能力和分析处理“故障”的能力。 （三）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。 【教学重点】 双缝干涉测量光的波长的实验原理及实验操作。 【教学难点】 x ?、L 、d 、λ的准确测量。 【教学方法】 复习提问，理论推导，实验探究 【教学用具】 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 ·2 λ ，n =0、1、2…时，出现明纹；当Δ=（2n +1） 2 λ，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：［投影下图及下列说明］

设两缝S 1、S 2间距离为d ，它们所在平面到屏面的距离为l ，且l >>d ，O 是S 1S 2的中垂线与屏的交点，O 到S 1、S 2距离相等。 推导：（教师板演，学生表达） 由图可知S 1P =r 1 师：r 1与x 间关系如何？ 生：r 12=l 2+（x - 2d ）2 师：r 2呢？ 生：r 22=l 2+（x +2 d ）2 师：路程差|r 1-r 2|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？ r 22-r 12=（r 2-r 1）（r 2+r 1）=2dx 由于l >>d ，且l >>x ，所以r 1+r 2≈2l ，这样就好办了，r 2-r 1=Δr =l d 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 ·2λ，n =0、1、2…时，出现亮纹。 即l d ·x =2n ·2 λ时出现亮纹，或写成x =d l n λ 第n 条和第（n -1）条（相邻）亮纹间距离Δx 为多少呢？ 生：Δx =x n -x n -1 =［n -（n -1）］ d l λ 师：也就是Δx =d l ·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 = d l ·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）

杨氏双缝实验实验报告

杨氏双缝干涉 一、实验目的 （1） 观察杨氏双缝干涉现象，认识光的干涉。 （2） 了解光的干涉产生的条件，相干光源的概念。 （3） 掌握和熟悉各实验仪器的操作方法。 二、实验仪器 1：钠灯（加圆孔光阑） 2：透镜L 1（f=50mm ） 3：二维架（sz-07） 4：可调狭缝s （sz-27） 5：透镜架（sz-08，加光阑） 6：透镜L 2（f=150mm ） 7：双棱镜调节架（sz-41） 8：双缝 三、实验原理 由光源发出的光照射在单缝s 上，使单缝s 成为实施本实验的缝光源。由杨氏双 缝干涉的基本原理可得出关系式△x= L λ/d ，其中△x 是像屏上条纹的宽度──相邻两条亮纹间的距离，单位用mm ；L 是从第二级光源（杨氏狭缝）到显微镜焦平面的距离，单位用mm ；λ是所用光线的波长，单位用nm ；d 是第二级光源（狭缝）的缝距（间隔），单位用mm 。 9 ：延伸架 10：测微目镜架 11：测微目镜 12：二维平移底座（sz-02） 13：二维平移底座（sz-02） 14：升降调节座（sz-03） 15：二维平移底座（sz-02） 16：升降调节座（sz-03）

四、实验步骤 （1）调节各仪器使光屏上出现明显的明暗相间的条纹。 （2）使钠光通过透镜L1汇聚到狭缝s上，用透镜L2将s成像于测微目镜分划板M 上，然后将双缝D置于L2近旁。在调节好s，D和M的mm刻线平行，并适当调窄s之 后，目镜视场出现便于观察的杨氏条纹。 （3）用测微目镜测量干涉条纹的间距△x，用米尺测量双缝至目镜焦面的距离L，用显微镜测量双缝的间距d，根据△x=Lλ/d计算钠黄光的波长λ。 五：数据记录与处理 数据表如下： M/条x1（mm）x2（mm x（mm）λ(mm) r1(cm) r2(cm) d1(mm) d2(mm) r(cm) d(mm) r的平均值：d的平均值： 根据公式△x=L*λ/d求得λ（如表所示），最后求得λ的平均值为 六：误差分析

高中物理选修3-4教学设计4：13.3 光的干涉教案

13.3光的干涉的教学设计 一、教材分析 1．国内以往教材对光的教学都是按光学的两大分支——利用几何学的概念和方法研究光的传播规律的几何光学和研究光的本性以及光与物质相互作用的规律的物理光学而分两章进行，两部分教学内容的处理相对独立．新课标下的光学教材，突出“光的本性”这条主线，将两部分内容整合为一，全章教材内容编排灵动活跃，贴近光学研究高新理念与成果，具有时代气息． 2．教材将《光的干涉》安排在学生可感知的光折射现象研究（第1 节）之后，意在建立有层次的光本性认知平台．在光折射现象研究中得到折射定律后，教材及时引导学生作深层思考：从实验中得出的折射定律1 212sin sin n θθ=与从惠更斯原理得出的结论形式一致，是否可以 推测光可能是一种波？“光线”是否应该是光波的波线？为将对光的认知同化至波的图式中去作了自然的铺垫，这样的编排与高中学生的认知水平相适应的，也顺乎人类对光本性认识的进程． 3．本节围绕波的特征现象之一 ——光的干涉的研究展开，以完成“光是一种波”的推理与同化．教材着力于展示典型的光干涉实验及光干涉现象，分析光干涉图样的规律及发生光干涉的条件．教材贯穿了如下的科学方法： 不完整的事实（折射定律1 212sin sin n θθ=与从惠更斯原理得出的结论形式一致） ↓ 假说（光是一种波） ↓ 可检验的依据（是波就会干涉） ↓ 新事实的检验（双缝干涉图样） 二、学情分析 1．学生大多在生活中没有光的干涉现象的体验，但通过高中物理学习，已有水波、声波等机械波干涉的经验与理论，高二学生已有一定的自主构建新知识框架的能力，可以从已感知的机械波干涉现象与规律延伸至待认定的光是波的推想．

实验用双缝干涉测光的波长(精)

实验用双缝干涉测光的波长 ●教学目标 一、知识目标 1.复习巩固双缝干涉实验原理. 2.观察双缝干涉图样，掌握实验方法. 3.测定单色光的波长. 二、能力目标 培养学生的动手能力和分析处理“故障”的能力. 三、德育目标 1.培养工作中的合作精神. 2.耐心细致的实验态度. ●教学重点 L 、d 、λ的准确测量. ●教学难点 “故障”分析及排除. ●教学方法 1.通过复习弄清测量原理. 2.学生动手实验，观察图样测定波长. ●教学用具 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. ●课时安排 1课时 ●教学过程 一、复习基础知识 如图20—29所示，灯丝发出的光，经过滤片后变成单色光，再经过单缝S 时发生衍射，这时单缝S 相当于一单色光源，衍射光波同时达到双缝S 1和S 2之后，再次发生衍射，S 1、S 2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源，通过S 1、S 2后的单色光在屏上相遇并叠加，当路程差P 1S 2-P 1S 1=k λ(k =0、1、2…)时，在P 1点叠加时得到明条纹，当路程差P 2S 2-P 2S 1= （2k +1）· 2 (k =0、1、2…)时，在P 2点叠加时得到暗条纹.相邻两条明条纹间距Δx ,与入射光波长λ，双缝S 1、S 2间距d 及双缝与屏的距离L 有关，其关系式为：Δx =d L λ，只要测出L ，d ,Δx ，根据这一关系就可求出光波波长λ.

若不加滤光片，通过双缝的光源将是白光，因干涉条纹间距（条纹宽度）与波长成正比，因此在亮纹处，各种颜色的光宽度不同，叠加时不能完全重合，从而呈现彩色条纹. 二、测量方法 两条相邻明（暗）条纹间的距离Δx 1用测量头测出.测量头由分划板、目镜、手轮等构成，（课本图实—3），转动手轮，分划板会左、右移动.测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心（课本图实—4），记下此时手轮上的读数a 1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的刻度数a 2，两次读数之差就是相邻两条明条纹间的距离，即Δx =|a 1-a 2|. Δx 很小，直接测量时相对误差较大，通常测出n 条明条纹间距离a ，再推算相邻两条明（暗）条纹间的距离，即条纹宽度Δx =1 n a . 三、学生活动 1.观察双缝干涉图样 （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） 步骤：（1）按课本图实—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）安装双缝，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5~10 cm. （5）放上单缝，观察白光的干涉条纹. （6）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹. 2.测定单色光的波长 （1）安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹. (2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a 1，转动手轮，使分划板中心刻线移动；记下移动的条纹数n 和移动后手轮的读数a 2,a 1与a 2之差即为n 条亮纹的间距. (3)用刻度尺测量双缝到光屏间距离L . (4)用游标卡尺测量双缝间距d (这一步也可省去，d 在双缝玻璃上已标出） （5）重复测量、计算，求出波长的平均值. (6)换用不同滤光片，重复实验. 四、实验过程中教师指导 （1）双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，实验前教师要指导学生轻拿轻放，不要随便拆分遮光筒，测量头等元件，学生若有探索的兴趣应在教师指导下进行. (2)滤光片、单缝、双缝、目镜等会粘附灰尘，要指导学生用擦镜纸轻轻擦拭，不用其他物品擦拭或口吹气除尘. (3)指导安装时，要求学生注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，引导学生分析理由. （4）光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近. (5)实验中会出现像屏上的光很弱的情况.主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致；干涉条纹的清晰与否与单缝和双缝是否平行很有关系.因此（3）（4）两步要求应在学生实验中引导他们分析，培养分析问题的能力. （6）实验过程中学生还会遇到各种类似“故障”，教师要鼓励他们分析查找原因.

第十三章用双缝干涉测量光的波长【公开课教案】

学校：临清实验高中学科：物理编写人：孙秀芝审稿人：孔庆生 选修3-4第十三章第3节用双缝干涉测量光的波长 一、教材分析 本节是利用光干涉的理论知识进行实验与应用，在实际生活应用中有重要意义，在考试中的地位也举足轻重。 二、教学目标 （1）认识光的干涉现象及产生干涉的条件； （2）理解光的干涉条纹形成原理，认识干涉条纹的特征； （3）用波动说说明明暗相间的干涉条纹，时间上是稳定的，空间上存在的。 三、教学重点难点 [重点难点：本节的重点是利用两相邻亮条纹中心间距的表达式测单色光的波长 四、学情分析（根据个人情况写） 五、教学方法 实验观察、理论分析、学案导学 六、课前准备 双缝干涉仪包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源、导线、刻度尺 七、课时安排：1课时 八、教学过程 (一)预习检查、总结疑惑 检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。 （二）情景导入、展示目标。 （三）合作探究、精讲点拨。 1、实验目的： （1）观测白光及单色光的双缝干涉图样 （2）测定单色光的波长 2、实验原理： （1）光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，通过屏可以观察到干涉条纹；如果用白光通过双缝可以观察到彩色条纹。（2）若双缝到屏的距离用l表示，双缝间的距离用d表示，相邻两条亮条纹间d的距离用 Δx表示，则入射光的波长为 l x d? = λ。实验中d是已知的，测出l、Δx即可测出光的波长 3、实验器材： 双缝干涉仪包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源、导线、刻度尺 4、实验装置： 如教材上图所示，将直径约为10cm、长约为1m的遮光筒平放在光具座上，筒的一端有双缝，另一端装上毛玻璃做光屏，其上有刻度，先取下双缝，打开光源，调节光源高度，使他发出的一束光恰好沿遮光筒的轴线照亮光屏，然后放好单缝和双缝，两屏相距5cm-10cm，使缝互相平行，且位于轴线上，这时可看到彩色干涉条纹，若在单缝屏和光源之间放置一块滤光片，则可以观察到单色干涉条纹。 5、实验步骤：

光的干涉教学设计说明

广东省第五届高校师范生教学技能大赛物理教学技能参赛教案 光的干涉

《光的干涉》教学设计 ?教材选用 人教版普通高中课程标准实验教科书·物理选修3-4·第十三章第三节。 ?教学容分析 （一）作用与地位 本节是在《机械波》的基础上展开的，上承几何光学，也是后面学习《光的衍射》等知识的基础，本节揭示了光的波动性，促使人类对光的本性有更进一步的认识。同时也与选修3-5《光电效应》共同构成光的波粒二象性，所以本节具有重要的研究意义。 （二）课程标准 1、观察光的干涉现象； 2、知道产生干涉现象的条件。 （三）课程特点 课程标准是课程的宏观结构，教材是课程的微观结构。从教材特点看，本节通过提出猜想：如果光真的是一种波；随后进行氏双缝实验，通过得到干涉图样，进而证明光是一种波；最后讨论路程差与半波长的关系，得出明暗条纹出现的条件。 但教材中并没有突出“空间”干涉；双缝干涉实验的示意图并没有采用形象化的展示，从而影响了学生对光的干涉机理的理解；增加了学习的难度，所以我对教材做了以下的处理： 1.增加创新演示实验，利用丁达尔效应展示干涉通路，有助于学生对物理规律的深刻理解； 2. 通过演示光波直观图示，形象的展示光波的干涉机理，化抽象的光波为直观； 3.增强教学中的逻辑性，注重知识的构建过程； ?学生情况分析 （一）思维特点 按皮亚杰的理论,高二学生正处在形式运算的思维阶段, 遵循从简单到复杂，从直观到抽象的认知规律，但是他们的抽象思维能力还不够强,常常会需要具体的表象或类比于相似的具体经验来支持思维过程。 （二）知识基础

学生已经学习了机械波的容,对机械波的干涉和波的叠加原理有一定认识。 （三）认知困难 但学生知识的迁移能力相对薄弱，且光的干涉机理比较抽象，加之对光干涉无本质的认识。 ?教学目标分析 （一）知识与技能 （1）知道光产生干涉的条件，知道光是一种波； （2）知道光的干涉现象和干涉条纹的分布特点； （3）知道路程差与明暗条纹之间的关系。 （二）过程与方法 （1）通过光的干涉与机械波干涉的类比，培养学生比较分析的能力和知识迁移的能力。 （三）情感、态度、价值观 （1）通过观察实验，培养学生实事的科学态度。 （2）通过了解氏双缝干涉实验，培养学生的物理学史情怀，增加对物理学的热爱。 教学重难点 重点：光的干涉特点和产生条件 重点：明暗条纹产生的原因 ?教学策略分析 一、教学方法 主要采用实验法、讲授法、并辅以提问法等教法，把教学过程设计成以激发学生兴趣的吹肥皂泡实验为切入点，以观察实验和已有知识为基础，以“为什么肥皂泡表面的条纹始怎么形成的？”等问题为主线的师生对话活动，（1）实验法 通过探究氏双缝实验，观察光干涉的特点，得出光是一种波；通过创新演示实验，利用丁达尔效应显现干涉通路，展示光干涉的空间性，进一步理解光的波动性；通过演示直观图示模拟波在空间P点的三种叠加情况（峰峰、谷谷、峰谷），理解光的干涉机理。

13.3实验：用双缝干涉实验测光的波长教案

用双缝干涉实验测光的波长 ㈠设计思想 本堂课主要利用光的干涉现象测量光的波长。通过本实验，我们可以更进一步地了解光波产生稳定的干涉现象的条件，观察白光及单色光的干涉图样，并测定单色光的波长。学生在实验中，通过了解每个实验元件的作用，学会科学设计实验仪器和实验方案的思维方法；同时培养学生的实践能力、自学能力，培养学生的科学态度，让学生体验探究科学的艰辛与喜悦。 ㈡教学目标 1．知识目标： ⑴知道波长是光的重要参数 ⑵通过实验，学会运用光的干涉测定光的波长 ⑶更进一步理解光产生干涉的条件及探究干涉条纹的间距与哪些因素有关 ⑷认识物理实验和数学工具在物理学发展过程中的作用，掌握物理实验的一些基本技能，会使用基本的实验仪器，培养学生独立完成实验的能力。 2．能力目标： 学会为达到实验目的而设计各种实验元件，培养学生的创造性思维和实践能力；学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题。 3．情感目标： 通过本节课，培养学生的科学研究态度，体验探索科学的艰辛与喜悦。 ㈢重点与难点 经历科学探究过程，自己设计实验、完成实验并测定光的波长。 ㈣教学过程 1．实验装置的介绍——双缝干涉仪。 它由各部分光学元件在光具座上组成。如图—1所示。 图—1 双缝干涉仪

2．观察双缝干涉图样——探究干涉条纹的间距与哪些因素有关 光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后，相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，干涉条纹可从屏上观察到。 把直径约10cm 、长约1m 的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏，在筒的观察端装上测量头。取下双缝，打开光源，调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮，然后放好单缝和双缝。单缝和双缝间的距离约为5cm~10cm ，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上。这时在屏上就会看到白光的双缝干涉图样（如图—2）。 在单缝和光源间放上滤光片就可见到单色光的双缝干涉图样（如图—3）。 单色光的双缝干涉图样：明暗相间、等距分布。 3． 猜测： 相邻的两条明（暗）条纹的间距△x 与哪些因素有关? 图—3 单色光的双缝干涉图样 图—2 白光的双缝干涉图样 S 1S 2图—4 实验示意图

由电子的双缝干涉实验引发的思考

由电子的双缝干涉实验引发的思考 ——物理系杨远庆０８１０１３０９２３随着物理学的发展，人们对物理世界的认识越来越清楚。从19世纪末电子被汤姆孙发现开始，物理学家们就把研究的目光指向了微观世界。物理学家们在研究微观世界（原子、分子、原子核…）的结构和运动规律的过程中，逐步建立起了一门科学，我们将这门科学称为量子物理学。同时，我们把科学家们在研究原子、分子、原子核、基本粒子时所观察到的关于微观世界的系列特殊的物理现象称为量子现象。 要想说量子现象，先说说量子世界。量子世界除了其线度极其微小之外（10-10～10-15m量级），另一个主要的特征就是它们所涉及的许多宏观世界所对应的物理量往往是不能连续变化（如：坐标、动量、能量、角动量、自旋等），只能取某些特定的值，这就是量子的解释。许多实验事实表明，量子世界满足的物理规律不再是经典的牛顿力学，而是量子物理学。量子物理学是当今人们研究微观世界的理论，也有人称为研究量子现象的物理学。 由于宏观物体是由微观世界建构而成的，因此量子物理学不仅是研究微观世界结构的工具，而且在深入研究宏观物体的微结构和特殊的物理性质中也发挥着巨大作用。 在量子世界，另外一个最大的现象就是波粒二象性。光既是一种波，也是一种粒子，这是大家所熟知的问题了，对于光的粒子性我们可以通过光电效应验证，而验证光的波动性我们也可以通过杨氏双缝干涉实验来完成。现在，我们再重复一下托马斯．杨所做的双缝干涉实验，唯一不同的是我们要把实验中的光束变为电子束。实验结果我们会发现电子束也会像光束一样发生明显的干涉现象（对于这个现象，德布罗 意早在其博士毕业论文中解释到了，他的论文中说一切物质粒子都具有波粒二象性，且满足关系式λ＝ｈ ｐ （式中ｈ＝６．６２６０６８９６（３３）×１０?３４ 为普朗克常量），从关系式我们知道，对于宏观世 界粒子，我们难以观察到粒子的波动性，但在微观世界这种现象却是十分地明显）。但是，如果我们将电子束中的电子数目慢慢减少，我们又会发现什么现象呢？如果电子数目足够多，我们依然会发现明显的干涉现象，但是当电子数目减少到只有几万、几千、几百甚至只有几个的时候呢？按照德布罗意的物质波解释，它们依然会成一种波的现象分布，不过由于粒子数目太少，难以形成一种波形，但依旧成波的分布。但问题是如果我们只拿一个电子来做这个实验，现象又会是怎么样呢？如果按照德布罗意的说法，一个电子依旧会形成一种波的分布，预示电子就将会在“同一个时刻”穿过两个孔，打在缝后的接受屏上形成“波”。然而，一个电子能“同时”穿过两个孔吗？ 对于这个疑问，我们就需要海森伯不确定性原理来解释了。（海森伯不确定关系，又被称为测不准关系，它反映了微观粒子运动的基本规律，是物理学中一个极为重要的关系式。它包括多种形式，其中两个是：ΔｘΔｐ≥ｈ?ｔ?Ｅ≥ｈ两式最通俗的解释就是，要想测得准确的动量（即Δｐ趋于０），就必须要求Δｘ无限大（即空间无限延伸）；要想测得准确的能量状态（即?Ｅ趋于０），就必须要求?ｔ无限大（即时间无限延长）。）假设现在我们要确切地知道那一个电子的确切位置（即到底是“同时”穿过两个孔还是穿过哪一个孔），那我们就必须要跟踪这个电子，然而，要想观测到这个电子，我们就必须要用到 光，而要想知道电子精确地位置，就要求光的波长足够的短，由公式Ｅ＝ｈ λ 知这也就必须要求光子的能量足够的大，然而，一旦光子的能量大了起来，那么其和发生电子碰撞时就会明显地影响电子的运动轨迹。而一旦影响到了电子的轨迹，实验也就失败了。要想不影响到电子的运动轨迹，我们就要求光子的能量远小于电子的动能，然而，这就必将导致光子的波长很长，那么，电子的确切位置我们也就不能精确地观测到。就是因为如此矛盾的原因我们才不能确切地知道电子的准确位置，所以我们只能说电子“同时”穿过了两个孔。而我们也可以通过求解薛定谔方程来解释一个电子的这种“分身术”。

实验用双缝干涉测量光的波长教案

实验：用双缝干涉测量光的波长 【教案目标】 （一）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。 （二）过程与方法 培养学生的动手能力和分析处理“故障”的能力。 （三）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。 【教案重点】 双缝干涉测量光的波长的实验原理及实验操作。 【教案难点】 x ?、L 、d 、λ的准确测量。 【教案方法】 复习提问，理论推导，实验探究 【教案用具】 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 【教案过程】 （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 ·2 λ ，n =0、1、2…时，出现明纹；当Δ=（2n +1） 2 λ，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：［投影下图及下列说明］

设两缝S 1、S 2间距离为d ，它们所在平面到屏面的距离为l ，且l >>d ，O 是S 1S 2的中垂线与屏的交点，O 到S 1、S 2距离相等。 推导：（教师板演，学生表达） 由图可知S 1P =r 1 师：r 1与x 间关系如何 生：r 12=l 2+（x - 2d ）2 师：r 2呢 生：r 22=l 2+（x +2 d ）2 师：路程差|r 1-r 2|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 r 22-r 12=（r 2-r 1）（r 2+r 1）=2dx 由于l >>d ，且l >>x ，所以r 1+r 2≈2l ，这样就好办了，r 2-r 1=Δr =l d 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 ·2λ，n =0、1、2…时，出现亮纹。 即l d ·x =2n ·2 λ时出现亮纹，或写成x =d l n λ 第n 条和第（n -1）条（相邻）亮纹间距离Δx 为多少呢 生：Δx =x n -x n -1 =［n -（n -1）］ d l λ 师：也就是Δx =d l ·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 = d l ·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）

杨氏双缝干涉实验的虚拟仿真实现

干涉和衍射实验的虚拟仿真实现 陈跃 物理与电子信息学院 2006级物理学指导教师：刘自翔 摘要：为研究杨氏双缝干涉实验和单缝衍射实验,并对各种条件下的杨氏双缝干涉实验和单缝衍射实验的现象进行直观观测与分析,根据杨氏双缝干涉理论借助Matlab 语言编程进行了计算机虚拟仿真。结果表明:该仿真能够直接绘制单色光杨氏双缝干涉的图样和光强分布曲线,并能同步计算出相应的条纹间距及对比度;所得图样细致逼真,并可直观地分析出各参量的改变对于干涉结果的影响。所得仿真结果和理论推导完全一致,因此,该仿真为理论分析和实验教学提供了新的有效的辅助手段。 关键词: 杨氏双缝干涉; 仿真; Matlab 程序 Realization in Simulating of Young’s Double Slit Interference Experiments Chenyue College of Physus and Electronic Information Science, Physics,Grade:2006, Instructor:Mr Liu Abstract: in order to study the phe nomenon of Young’s double slit interference experiment ,in the paper ,we have simulated the experiment by using Matlab program. The results can display the interference pattern and distributing curve of intension under all conditions ,and the corresponding interval of interference fringe and contrast can also be figured out simultaneously.When the incidence light is monochromatic or nonmonochromatic ,the simulation results and the theoretical calculation are completely consistent . The drawings are delicate and distinct ,which can help us to observe and analyze this experiment. The simulation makes the whole physical process objective ,and which offers a new effective supplementary means for optical theory analysis and experiment teaching. Keywords : young’s double slit interference ; simulation ; Matlab program

13.4-实验：用双缝干涉测量光的波长教案

13.4-实验：用双缝干涉测量光的波长教案

13.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 【教学目标】 （一）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。 （二）过程与方法 培养学生的动手能力和分析处理“故障”的能力。 （三）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。 【教学重点】 双缝干涉测量光的波长的实验原理及实验操作。 【教学难点】 x 、L、d、λ的准确测量。 【教学方法】 复习提问，理论推导，实验探究 【教学用具】 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 λ，n=0、1、2…时，出现明纹；当Δ=（2n+1）Δ=2n· 2 λ，n=0、1、2…时，出现暗纹。 2 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：［投影下图及下列说明］ 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S 1P =r 1 师：r 1与x 间关系如何？ 生：r 12=l 2+（x -2 d ）2 师：r 2呢？ 生：r 22=l 2+（x +2 d ）2 师：路程差|r 1-r 2|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？ r 22-r 12=（r 2-r 1）（r 2+r 1）=2dx 由于l >>d ，且l >>x ，所以r 1+r 2≈2l ，这样就 好办了，r 2-r 1=Δr =l d 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 ·2 λ，n =0、1、2…时，出现亮纹。 即l d ·x =2n ·2 λ时出现亮纹，或写成x =d l n λ 第n 条和第（n -1）条（相邻）亮纹间距离