4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦“用双缝干涉测量光的波长”实验，系统涵盖实验目的、原理、器材、步骤、误差分析及典例分析，通过仪器安装调节（如光源、单缝、双缝共轴调节）和条纹间距测量（测量头读数）展开教学，衔接光的波动性前置知识，以分步操作指导和公式推导为支架，帮助学生从理论理解过渡到实践应用。 其亮点在于融合科学思维与科学探究核心素养，通过典例分析（如仪器排列顺序、波长计算）培养科学推理能力，结合误差分析（多次测量减小Δx误差）和注意事项（单双缝平行调节）强化证据收集与解释能力。采用直观图示（测量头读数标注、亮纹位置图示）辅助理解，以问题驱动（实验数据处理例题）和实践操作（实验探究步骤）结合的教学方法，学生能提升实验操作与数据处理能力，教师可借助结构化内容高效备课，增强教学针对性。

4.4 用双缝干涉测量光的波长 选修性必修一 一、实验目的 (1)了解光波产生稳定的干涉现象的条件； (2)观察白光及单色光的双缝干涉图样； (2)掌握测定单色光的波长的方法。 二、实验原理 相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为 双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、刻度尺． 三、实验器材 光源 滤光片 双缝 遮光筒 毛玻璃 单缝 测量头 四、实验步骤 1、如图，把长约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； 2、取下双缝，打开光源，调节光源高度，使它发出的光沿遮光筒轴线照亮屏(中心在同一高度); 3、装好单缝和双缝(缝沿竖直方向)，调节透镜，使灯丝的像成在单缝上，调节单、双缝，使缝平行，这时在屏上会看到白光的干涉图样； 光源 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 屏 透镜 四、实验步骤 4、在单缝和光源间放上红色滤光片，观察红光干涉图样； 5、调节测量头，使分划板中心刻线与左端某条(记为第1条)亮纹中心对齐，记下此时测量头刻度x1，将测量头朝右端移动，记下第 n 条亮纹中心位置x2；则第1条亮纹与第 n 条亮纹中心间距为a=x2-x1，则相邻亮纹间距为： 15 20 5 10 0 20 25 15 第1条时读数 第7条时读数 15 20 5 10 0 30 35 40 45 第1条 第7条 Δx 6 四、实验步骤 6、已知双缝间的距离d，测出双缝到屏的距离L，由 ，计算红光的波长。 滤光片 L 红光的条纹间距最大，紫光的最小。 1．红光的波长最长，紫光的波长最短 2．波长越长，频率越小，波长越短，频率越大 3．光的颜色由频率决定 五、注意事项 1．放置单缝和双缝时，必须使缝平行． 2．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． 3．测量头的中心刻线要对应着亮(或暗)纹的中心． 4．要多测几个亮纹(或暗纹)中心间的距离，再求Δx. 5．调节的基本依据是：照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行． 六、误差分析 1．(1)测双缝到屏的距离l带来的误差，可通过选用mm刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差． (2)通过测量多条亮条纹间的距离来减小测量误差． 2．测条纹间距Δx带来的误差． (1)干涉条纹没有调到最清晰的程度． (2)分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心． (3)测量多条亮条纹间距离时读数不准确． 典例分析 —— 实验仪器的选择与使用 例1、用双缝干涉测光的波长,实验中采用双缝干涉仪，它包括以下元件: A.白炽灯 B.单缝片 C.光屏 D.双缝 E.滤光片(其中双缝和光屏连在遮光筒上) (1)把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是:A________(A已写好). (2)正确调节后，在屏上观察到红光干涉条纹，用测量头测出10条红亮纹间的距离为a；改用绿色滤光片，其他条件不变，用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b，则一定有________大于___________. EBDC a b 光源 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 屏 透镜 △x= λ λ红＞λ绿 例2．用双缝干涉测量光的波长实验装置如图所示，得到不同色光、不同双缝的干涉条纹，如图甲、乙、丙所示。甲、乙为不同单色光通过相同双缝产生的条纹，乙、丙为同种单色光通过不同双缝产生的条纹，则（　　） A．若单缝和双缝不平行，毛玻璃上 没有干涉条纹 B．在遮光筒中没有干涉现象发生 C．甲图单色光波长小于乙图单色光波长 D．乙图双缝间距小于丙图双缝间距 C 典例分析 —— 实验过程和数据处理 例3、在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如下图所示。双缝间的距离d=3 mm. 红 双缝到屏的距离L n条亮(或暗)条纹的距离a (1)若测定红光的波长，应选用___色的滤光片.实验时需要测定的物理量有：_________________________和________________________________. 典例分析 —— 实验过程和数据处理 例3、在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如下图所示。双缝间的距离d=3 mm. (2)若测得双缝与屏之间距离为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)观察到第1条亮纹的位置如下图(a)所示，观察第5条亮纹的位置如下图(b)所示.则可求出红光的波长λ=__________m.(保留一位有效数字) 示数为0 0.650mm 7×10-7 例4. 某同学利用双缝干涉实验装置测定某一光的波长，已知双缝间距为d，双缝到屏的距离为L， 将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，并将该条纹记为第一亮条纹，其示数如图所示，此时的示数x1= mm。然后转动测量头，使分划板中心刻线与第n亮条纹的中心对齐，测出第n亮条纹示数为x2。由以上数据可求得该光 的波长表达式λ= （用给出的字母符号表示）。 0.776 0 25 30 20 35 mm 典例分析 —— 实验过程和数据处理 实验探究 Lavf58.29.100 $