物理第三册教材若干实验的操作及分析
富阳中学/赵力红
摘自:《湖州市教育信息网》
一、第三册教材实验总体说明
高中物理新教材第三册的内容包括光的反射和折射、光的波动性、量子论初步、原子核与相对论初步,实验的重点是光学实验,加强了光的波动性方面的实验。新教材与原教材中的各类实验有以下一些变化:
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删去的实验内容 |
增设的实验内容 |
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1.学生实验:测量凸透镜的焦距
2.学生实验:用卡尺观察光的衍射现象
3.有关透镜成像的所有实验
4.光电管 |
1.学生实验:用双缝干涉测光的波长
2.做一做:用铅笔观察衍射
3.做一做:线轴的偏折
4.红外线遥控和紫外线的应用
5.光的偏振演示实验
6.牛顿环(习题)
7.激光
*8.用计数器探测射线 |
二、学生实验----用双缝干涉测光的波长
本实验由过去选做(实际往往是不做)改为必做,是中学阶段学生实验(有22个学生实验,占35课时)的“压轴戏”,也是学生实验中最为精密的。其精密性表现为:
①必须细心地安装好所有装置(见图),调节好相关器材的高度并共轴。
②细心调节,使干涉条级能稳定而最清晰地出现在视场中。
③使用测量头(游标卡尺,50分度),并测出亮(暗)条纹的距离。
本实验要求学生使用J2515型双缝干涉实验仪(与J2507型光具座和J1202型学生电源配套使用),对照说明书,自己安装实验装置并调节。由于器材较多,调节比较精细,操作比较复杂,常常是费了很长时间条纹出现比较模糊或变形和歪斜。因此,一节课是很紧张的(也可设计2课时)。
在实验操作过程中要掌握好以下几点:
1.调节好高度:把透镜及灯泡(12V)装到单缝前的滑块上,并调节到与单缝同一高度,单缝离灯泡20cm左右,用二次成像法(共轭法)调节透镜、灯泡与仪器共轴:透镜移向灯泡,观察在单缝平面上出现的灯丝的放大像,上下调节灯泡,使像成在单缝中心。然后把透镜移向单缝,观察在单缝面上出现的灯丝缩小像,如果像不在中心位置,就调节透镜。这样反复调节几次,直至移动透镜时灯丝的放大像及缩小像均在单缝中心,然后把透镜固定在灯丝5cm处。
2.采用加长装置,使缝屏距达700cm,这样使双缝条纹更清晰些。实际观察时,干涉条纹往往不在竖直方向上。解决方法:①转动测量头,使分划板刻线平行于干涉条纹,这样并不影响测量结果;②如看起来不习惯,可把遮光管连同单、双缝及测量头转过一个角度,使之在竖直方向上。这时,尤其要小心,以免条纹又“跑”了。
3.先让学生观察白光产生的条纹,记下彩色条纹的特点。
4.测量方法:先让学生熟悉测量头的游标尺使用。转动测量头上的手轮,把分划板上的刻线对准视场左边的某一亮条纹(记下游标读数x1),把分划板向右移动,使之对齐第6条亮条纹(记下读数x2),若双缝距(有两种)d=0.20mm,缝屏距(有两种)  =600mm,用红色滤色片
红滤色片的峰值为660.0nm,与测量结果在误差允许范围内相符合。
5.可以改变本实验的教学模式。如可作为探究式教学或课题研究等。学生实验,不能只是在教师设定的程序下完成的操作。实验做什么?怎样做?结论怎样?一切都在预料之中,这样缺少让学生发挥主动性的机会。本实验共有三个变量,让学生进行研究:
实测结果(供参考)
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组次 |
双缝距d
(mm) |
滤色片波长λ
(A) |
缝屏距 
(mm) |
△x
(mm) |
λ
(nm) |
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1
2
3
4 |
0.200 |
6600(红) |
600
700 |
1.95
2.25 |
654
657 |
|
5350(绿) |
600
700 |
1.58
1.83 |
530
534 |
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4
5
6
7 |
0.250 |
6600(红) |
600
700 |
1.56
1.84 |
654
657 |
|
5350(绿) |
600
700 |
1.24
1.50 |
5.29
5.34 |
三、几个演示实验的操作说明
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