6 实验：用双缝干涉测量光的波长（表格式教学设计）物理人教版2019选择性必修第一册

该高中物理教学设计聚焦“用双缝干涉测量光的波长”实验，通过情境导入展示干涉图样，引导学生回顾双缝干涉公式，建立旧知（干涉原理）与新知（实验测量波长）的联系，明确通过测量Δx、d、l计算λ的实验目标。 资料以新课标核心素养为统领，突出科学探究（独立组装装置、规范使用测量头）、科学思维（公式推导与逐差法数据处理）及科学态度（误差分析与严谨操作）。通过分划板对齐、单双缝平行调节等细节指导，结合课堂练习巩固原理，拓展作业促进探究，助力学生提升实验操作与分析能力，为教师提供完整实用的教学方案。

第6节 实验：用双缝干涉测量光的波长（教学设计） 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第6节 实验：用双缝干涉测量光的波长 教学 目标 物理观念 1.理解双缝干涉测量波长的实验原理； 2.掌握干涉条纹间距与波长之间的定量关系； 3.认识光的波动性质在实验中的具体体现。 科学思维 1.通过公式推导，理解Δx、d、l、λ之间的关系； 2.运用图像法和逐差法处理实验数据； 3.能够分析实验误差来源并提出改进方案。 科学探究 1.能够独立组装双缝干涉实验装置； 2.掌握测量头使用方法和条纹间距测量技巧； 3.通过更换滤光片测量不同色光的波长。 科学态度 与责任 1.培养严谨认真的实验操作习惯； 2.形成实事求是的数据记录态度； 3.认识精密测量在科学研究中的重要性。  教学重难点 教学重点： 1.实验原理的理解与公式应用； 2.关键物理量Δx的测量方法； 3.实验装置的规范组装与调节。 教学难点： 1.分划板中心刻线与条纹中心准确对齐； 2.单缝与双缝平行度的调节； 3.实验误差的分析与减小方法。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 【情境导入】 展示双缝干涉图样，提出问题："如何通过干涉条纹来测量光的波长？"； 引导学生回顾双缝干涉公式；明确实验目标：通过测量Δx、l、d，计算λ。 回顾双缝干涉原理，思考波长测量的可行性 新课讲授 一、实验目的和实验原理 【公式推导】 讲解实验原理公式： 强调各物理量含义：Δx-条纹间距，d-双缝间距，l-双缝到屏的距离，说明测量方法：通过测量多条条纹间距求Δx 【板书展示】  一、实验原理  公式： Δx-相邻条纹间距，d-双缝间距，l-双缝到屏距 推导波长计算公式，理解各物理量的含义 新课讲授 二、实验器材 【器材介绍】 展示双缝干涉仪全套器材：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头； 光源 滤光片 双缝 遮光筒 毛玻璃 单缝 测量头 【装置组装】 演示装置组装步骤：光源→滤光片→单缝→双缝→遮光筒→毛玻璃屏； 强调调节要点：各元件中心共轴，单双缝平行。 认识实验器材，分组组装装置，调节共轴 新课讲授 三、实验步骤 【操作演示】 演示具体操作步骤： 1. 调节光源高度，使光束沿遮光筒轴线传播； 2. 安装单缝双缝，调节平行度； 3. 观察白光干涉条纹，加入滤光片观察单色光条纹； 4. 使用测量头测量条纹间距。 【板书展示】  二、实验步骤  1. 组装装置→2. 调节共轴→3. 观察条纹 4. 测量数据→5. 计算波长→6. 误差分析  三、注意事项  1. 缝要平行 2. 元件共轴 3. 精确对齐 分组进行实验操作，记录数据 新课讲授 四、注意事项和误差分析 【引导分析】 组织讨论主要误差来源： 1. 条纹中心对齐误差； 2. 双缝到屏距离测量误差； 3. 装置不共轴、不平行带来的系统误差； 总结减小误差的方法。 分析误差来源，提出改进措施 课 堂 练 习 课 堂 练 习 【例1】现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝、D和透红光的滤光片、E等光学元件，要把它们放在如图4-5甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长. (1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列最佳顺序应为C、____E、D、B__________、A. (2)本实验的步骤有： ①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮； ②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上； ③用米尺测量双缝到屏的距离； ④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离. 在操作步骤②时还应注意____单缝和双缝间距为5~10cm____和__单缝与双缝相互平行. (3)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙所示.然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，记下此时图丙中手轮上的示数为__13.870____ mm，求得相邻亮条纹的间距Δx为___2.310___ mm. (4)已知双缝间距d为2.0×10－4 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式λ＝_d/l∆x，求得所测红光波长为_6.6×102___ nm. 【例2】洛埃德(H.Lloyd)在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图4-8所示，从单缝S发出的光，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是S′。 (1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，S经平面镜成的像S′相当于另一个“缝”； (2)实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射时，在入射角接近90° 时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，即半波损失。如果把光屏移动到和平面镜接触，接触点P处是暗条纹(填写“亮条纹”或“暗条纹”)； (3)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h＝0.15 mm，单缝到光屏的距离D＝1.2 m，观测到第3个亮条纹到第12个亮条纹的中心间距为22.78 mm，则该单色光的波长λ＝6.33×10－7m(结果保留3位有效数字)。 板 书 设 计 第1节 简谐运动 第6节 实验：用双缝干涉测量光的波长   一、实验原理  公式： Δx-相邻条纹间距，d-双缝间距，l-双缝到屏距  二、实验步骤  1. 组装装置→2. 调节共轴→3. 观察条纹 4. 测量数据→5. 计算波长→6. 误差分析  三、注意事项  1. 缝要平行 2. 元件共轴 3. 精确对齐 课 堂 小 结 1. 实验原理：通过双缝干涉公式。将不可直接测量的波长转化为可测量的几何量；理解实验原理，掌握波长计算公式； 2. 操作要点：装置共轴调节、单双缝平行调节、条纹中心精确对齐是实验成功的关键； 掌握测量头使用方法，能够准确测量条纹间距； 3. 数据处理：通过测量多条条纹间距求平均值来减小误差，运用公式计算波长； 4. 误差分析：主要误差来源于对齐误差、测量误差和系统误差，通过规范操作和多次测量来减小误差；认识到精密测量需要严谨的态度和规范的操作。 5. 科学意义：本实验不仅验证了光的波动性，更提供了一种测量光波波长的精密方法。 作 业 布 置 1. 完成实验报告，包括数据处理和误差分析； 2. 思考：如何用此方法比较不同色光波长大小； 3. 拓展：设计测量双缝间距d的实验方案。 教 学 反 思 本次实验课学生兴趣浓厚，通过亲手测量加深了对干涉现象的理解。主要问题集中在测量头使用和条纹对齐环节，部分学生操作不熟练导致数据偏差较大。后续可增加模拟测量训练，提高操作熟练度。数据处理环节学生表现良好，能运用公式正确计算波长。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $