4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长（课件PPT）-【金榜题名】2026-2027学年高二物理选择性必修第一册高中同步学案（人教版）

该高中物理课件聚焦“用双缝干涉测量光的波长”实验，从观察白光及单色光干涉条纹入手，通过推导Δx = lλ/d原理，结合器材组装（光源到光屏共轴调节）和步骤操作，搭建光的干涉理论到实验测量的学习支架。 其亮点是以科学探究为主线，通过误差分析（累积法测Δx）和注意事项（器材同轴调节）培养科学思维，例题中“改变双缝到屏距离问条纹变化”的设计强化科学推理，助力学生提升实验操作与数据处理能力，为教师提供系统实验教学资源，提升课堂效率。

第四章　光 4．4　实验：用双缝干涉测量光的波长 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 目录 contents Part 01 课前预习·梳理教材 Part 02 课堂探究·核心突破 Part 04 课时作业(二十四) Part 03 课堂达标·素养提升 第四章 光 返回导航 1 课前预习·梳理教材 返回导航 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 课堂探究·核心突破 返回导航 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 课堂达标·素养提升 返回导航 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 课时作业（二十四） 点击进入 word 第四章 光 返回导航 1 谢谢观看 第四章 光 返回导航 1 学习 目标 1．会根据干涉条纹的间距和光的波长之间的关系，确定测量光的波长的实验思路． 2．能设计实验方案并正确操作实验器材，得到明显的干涉条纹． 3．知道测量头的操作和读数规则，并获得数据． 4．对测量数据进行整理，得到波长的测量值． 一、实验目的 1．观察白光及单色光的双缝干涉图样． 2．掌握用公式Δx＝eq \f(l,d)λ测定单色光的波长的方法并进行实践操作． 二、实验原理 1．相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx与入射光的波长λ之间的定量关系推导 如图所示，双缝间距d，双缝到屏的距离l，双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0．屏上与P0距离为x的一点P，两缝与P的距离PS1＝r1，PS2＝r2．在线段PS2上做PM＝PS1，则S2M＝r2－r1，因d＜l，三角形S1S2M可看做直角三角形．有： r2－r1＝dsinθ(设∠S2S1M＝θ)． 另有x≈ltan θ＝lsin θ 有：r2－r1＝deq \f(x,l) 若P处为亮纹，则deq \f(x,l)＝±kλ(k＝0，1，2…) 解得x＝±keq \f(l,d)λ(k＝0，1，2，…) 相邻两亮纹或暗纹的中心距：Δx＝eq \f(l,d)λ． 2．测量原理 由公式Δx＝eq \f(l,d)λ可知，在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；l是双缝到屏的距离，可以测出，那么，只要测出相邻两明条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx，即可由公式λ＝eq \f(d,l)Δx计算出入射光波长的大小． 三、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、光屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺． 四、实验步骤 1．观察双缝干涉图样 (1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示． (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遮光筒的轴线到达光屏． (4)安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝平行，二者间距约为5～10 cm，这时可观察到白光的干涉条纹． (5)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)使分划板的中心刻线对齐某条亮条纹的中央，如图所示．记下手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板中心刻线移至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，得出n个亮条纹间的距离为a＝|a2 －a1|，则相邻两亮条纹的间距Δx＝eq \f(|a2－a1|,n－1)． (3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)． (4)重复测量、计算，求出波长的平均值． (5)换用不同的滤光片，重复实验． 五、数据处理 1．用测量头测量某单色光干涉图样的条纹间距Δx＝eq \f(a,n－1)． 2．用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(双缝间距d是已知的)． 3．将测得的l、d、Δx代入Δx＝eq \f(l,d)λ，求出光的波长λ，重复测量、计算，求出波长的平均值． 4．换用不同颜色的滤光片，观察干涉图样的异同，并求出相应的波长． 六、误差分析 实验中的双缝间距d是器材本身给出的，因此本实验要注意l和Δx的测量．光波的波长很小，l、Δx的测量是否准确对波长的影响很大． 1．l的测量：l用毫米刻度尺测量，如果可能，可多次测量求平均值． 2．条纹间距Δx的测定 Δx利用测量头测量．可利用“累积法”测n条亮纹间距，再求Δx＝eq \f(a,n－1)，并且采用多次测量求Δx的平均值的方法进一步减小误差． 七、注意事项 1．双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，要轻拿轻放，不要随便拆分遮光筒、测量头等元件． 2．安装时，要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直． 3．光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近． 4．在实验中会出现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所致；干涉条纹是否清晰与单缝和双缝是否平行有关系． 实验原理与操作 如图所示为双缝干涉的实验装置，图中有四个光学元件的名称空缺，关于它们的名称正确的是(　　 ) A．①单缝②滤光片③双缝 B．①滤光片②双缝③遮光筒 C．②凸透镜③双缝④遮光筒 D．①凸透镜②单缝③双缝 解析：选D　凸透镜对光有会聚作用，光源后面要有凸透镜、单缝、双缝，则①是凸透镜，②是单缝，③是双缝，遮光筒可防止外界光干扰实验，④是遮光筒．故选D． 在用双缝干涉测光的波长实验中(实验装置如图)： (1)下列说法错误的是________．(填选项前的字母) A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝 B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐 C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝eq \f(a,n－1) (2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图所示，其示数为________mm． 解析：(1)应先调节光源高度、遮光筒中心及光屏中心后再放上单、双缝，选项A不正确．测微目镜分划板中心刻线应与亮纹中心对齐，使得移动过程测出的条纹间距较为准确，选项B正确．测微目镜移过n条亮纹，则亮条纹间距Δx＝eq \f(a,n－1)，选项C正确．故选A． (2)主尺读数是1．5 mm，螺旋读数是47．0×0．01 mm，因此示数为1． 970 mm． 答案：(1)A　(2)1．970 　某同学利用图所示装置测量某种单色光的波长．实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹．回答下列问题： (1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________； A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝 (2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝________； (3)某次测量时，选用的双缝的间距为0．300 mm，测得屏与双缝间的距离为1．20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7．56 mm．则所测单色光的波长为________ nm(结果保留3位有效数字)． 解析：(1)相邻亮(暗)干涉条纹的宽度Δx＝eq \f(l,d)λ，要增加观察到的条纹个数，即减小Δx，需增大d或减小l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动或使用间距更大的双缝．选项B正确． (2)第1条暗条纹到第n条暗条纹间的距离为Δx，则相邻暗条纹间的距离Δx′＝eq \f(Δx,n－1)，又Δx′＝eq \f(l,d)λ，解得λ＝eq \f(Δrd,（n－1）l)． (3)由λ＝eq \f(Δxd,（n－1）l)，代入数据解得λ＝630 nm． 答案：(1)B　(2)eq \f(Δxd,（n－1）l)　(3)630 [针对训练] 图甲为用双缝干涉装置测量紫光的波长的实验． (1)按照实验装置，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，手轮的示数如图乙所示．继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第11条亮纹，手轮的示数如图丙所示，则相邻条纹的间距为_________mm(保留三位有效数字)． (2)如果已经测得双缝的间距是0．30 mm，双缝和光屏之间的距离为900 mm，则待测光的波长为_______m(保留三位有效数字)． (3)若将装置浸入某种绝缘液体中，则_________． A．干涉条纹消失 B．干涉条纹的间距变大 C．干涉条纹的间距不变 D．干涉条纹的间距变小 解析：(1)图乙螺旋测微器的读数为0 mm＋0．01×5．0 mm＝ 0．050 mm 图丙螺旋测微器读数为12．5 mm＋0．01×5．0 mm＝12．550 mm． 所以条纹的间距为Δx＝eq \f(x2－x1,n－1)＝1．25 mm (2)根据双缝干涉条纹的间距公式 Δx＝eq \f(l,d)λ，解得λ＝4．17×10－7m　 (3)若将装置浸入某种绝缘液体中，则根据v＝eq \f(c,n)，v＝λf可知光的波长变小，再根据Δx＝eq \f(l,d)λ可知干涉条纹的间距变小．故选D． 答案：(1)1．25 mm　(2)4．17×10－7m　(3)D 1．利用图示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长．下列说法中正确的是(　　 ) A．实验装置中的①②③元件分别为单缝、滤光片、双缝 B．测量时测量头分划板的中心刻线应与条纹的中心对齐 C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 D．测量过程中误将5个条纹间距数成6个，波长测量值偏大 解析：选B　实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝，A错误；测量时测量头分划板的中心刻线应与条纹的中心对齐，B正确；由Δx＝eq \f(l,d)λ可知，干涉条纹间距只与双缝间距d、双缝到屏距离L有关，与单缝、双缝间距无必然关系，C错误；测量过程中误将5个条纹间距数成6个，Δx偏小，波长测量值偏小，D错误．故选B． 2．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如图所示，双缝间的距离d＝3 mm． (1)若测定红光的波长，应选用________色的滤光片． (2)若测得双缝与屏之间的距离为0．70 m，通过测量头(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0．500 mm)观察第1条亮纹的位置如图甲所示，观察第5条亮纹的位置如图乙所示，则可求出红光的波长λ＝______m__(保留一位有效数字)． 答案：(1)红　(2)7×10－7 $$