第五节 用双缝干涉实验测定光的波长（表格式教学设计）物理粤教版2019选择性必修第一册

该高中物理教学设计聚焦“用双缝干涉实验测定光的波长”，通过回顾上节光的干涉原理及条纹间距公式Δx=λ，引导学生思考测量波长的实验思路，搭建从理论到实验的学习支架，衔接新旧知识。 以核心素养为导向，突出科学探究与科学思维培养。学生自主完成实验方案设计、器材选取、数据处理（如测量头测多条纹间距求平均）及误差分析，结合实验视频辅助操作理解。课堂练习含典例与分层习题，提升学生实验能力，为教师提供完整实验教学流程，助力高效课堂。

第五节　用双缝干涉实验测定光的波长 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第五节　用双缝干涉实验测定光的波长 教学 目标 物理观念 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。 科学思维 设计实验方案,并正确操作实验器材,得到明显的干涉条纹;研究测量千涉条纹间距的方法,对测量数据进行整理,得到波长的测量值。 科学探究 分析影响干涉条纹清晰度和实验误差的因素,并找到调整办法;通过观察白光的干涉图样,探究误差的成因。 科学态度 与责任 经历确定实验思路、选取实验器材、绘制装置草图、设计实验方案、研究测量方法、处理实验数据、进行误差分析等实验环节,体会物理实验的一般流程,促进实验素养的提升。 教学 重难点 1.了解实验装置，知道实验原理及需要测量的物理量，知道测量头的使用方法，会测量亮条纹的间距(重点)。 2.知道获得干涉图样的实验操作要求，理解实验中满足干涉条件的方法(重点)。 3.经历实验过程，会设计实验数据记录表并记录数据，会根据给出的波长表达式计算不同颜色光的波长(重难点)。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 教师：上一节我们学习了光的干涉，了解了杨氏双缝干涉实验，知道了条纹间距的宽度计算公式：Δx＝λ，如何利用样式双缝干涉实验测量光的波长呢？ 学生课前预习，思考问题。 新课讲授 一、用双缝干涉实验测定光的波长 教师：请同学们结合教材内容，思考一下，本实验的实验目的是什么？ 学生：（1）观察光的双缝干涉图样； （2）掌握公式Δx＝λ测定光波长的方法； （3）掌握利用测量头测量条纹间的距离。 教师：实验原理是什么呢？ 学生：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，由公式Δx＝λ可知，只要再测出相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx，即可由公式λ＝Δx计算出入射光的波长。 教师：需要哪些实验器材？ 学生：双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外，还有学生电源、导线、刻度尺等。 教师：具体要怎么做呢？ 学生：（1）将光源、透镜、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，使双缝与单缝的缝平行，两者间距5～10 cm，这时可观察白光的干涉条纹。 （5）在单缝和光源间放上红色滤光片，观察红光的干涉条纹。 教师：怎样进行数据处理呢？ 学生：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心，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮条纹，则相邻两亮条纹间距Δx＝。 3．用刻度尺测量双缝到屏间的距离l(d是已知的)。 4．重复测量、计算，求出波长的平均值。 教师：怎样进行误差分析呢？ 学生：（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． （3）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． 教师：播放实验视频。 【典例1】在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图所示)，下列说法错误的是(　B　) A.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 B.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 C.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 D.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＝a/（n−1）。 【典例2】用双缝干涉测光的波长。实验装置如图1所示，已知单缝与双缝的距离L1＝60 mm，双缝与屏的距离L2＝700 mm，单缝宽d1＝0.10 mm，双缝间距d2＝0.25 mm。用测量头来测量光屏上干涉明条纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心(如图2所示)，记下此时手轮的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度。 (1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图3所示，则对准第1条时读数x1＝______ mm，对准第4条时读数x2＝______ mm，相邻两条亮纹间的距离Δx＝______ mm。 (2)计算波长的公式λ＝________；求得的波长值是________ nm。 答案　(1)2.190 7.868 1.893 (2)△xd2/L2 676 学生思考并回答问题。 学生认真观看视频。 课 堂 练 习 1．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示。则他改变的实验条件可能是（　　） A．减小光源到单缝的距离 B．增大双缝到光屏之间的距离 C．增大双缝之间的距离 D．换用频率更高的单色光源 【答案】B 【详解】由图可知，改变条件后，条纹间距变大，则A．条纹间距与光源到单缝的距离无关，A错误；BCD．乙图中条纹的间距比甲图大，根据其中是双缝到光屏之间的距离，是双缝之间的距离，是波长，因此他改变的实验条件可能是增大双缝到光屏之间的距离，减小双缝之间的距离，或者换用波长更长的单色光源，又，所以也可能是换用频率更低的单色光源，B正确，CD错误。 故选B。 2．同学们利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使白炽灯正常发光，调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。 ⑴若想增加从目镜中观察到的条纹个数，下列操作可行的是 A．将单缝向双缝靠近 B．使用间距更小的双缝 C．将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动 D．将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动 ⑵若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条亮纹中央到第n条亮纹中央间的距离为x，则单色光的波长λ= ⑶若只将滤光片去掉，下列说法正确的是 A．屏上出现彩色衍射条纹，中央是紫色亮纹 B．屏上出现彩色衍射条纹，中央是白色亮纹 C．屏上出现彩色干涉条纹，中央是白色亮纹 D．屏上出现彩色干涉条纹，中央是红色亮纹 【答案】 D C 【详解】(1)[1]若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则必须要减小条纹间距，根据 可知 A．将单缝向双缝靠近，对条纹间距无影响，选项A错误； B．使用间距更小的双缝，则条纹间距变大，选项B错误； C．将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，则条纹间距变大，选项C错误； D．将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动，则条纹间距变小，选项D正确。 (2)[2]条纹间距 根据 可知 (3)[3]若只将滤光片去掉，则将单色光的双缝干涉变成白光的双缝干涉现象，由于白光是复合光，有各种不同频率的光，依据干涉条纹间距公式，那么屏上会出现彩色干涉条纹，中央是白色亮纹，故ABD错误，C正确；故选C。 3．利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距d=0.4mm，双缝到光屏间的距离L=0.5m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则： (1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA= mm，xB= mm；求得相邻亮纹的间距Δx为 mm。 (2)由计算式= （用题中所给字母表示）；求得所测单色光的波长为= m。 【答案】 11.1 15.6 0.75 6×10－7 【详解】(1)[1]在A位置时，游标卡尺读数 [2]在B位置时，游标卡尺读数 [3]相邻亮纹的间距 (2)[4][5]根据 可得波长的计算公式 代入数据可得 课 堂 小 结 本节课是一节实验课,课堂教学主要关注以实验为载体提升学生的物理核心素养。基于学生已经掌握了双缝干涉的条纹间距与波长之间的关系这一学情,教学过程中应最大限度地赋予学生自主完成实验的机会,让学生自主完成分析实验思路、选取实验器材、绘制装置草图、设计实验方案、研究测量方法、进行实验操作,处理实验数据,进行误差分析等环节。这些环节能为学生提供思维发展、交流合作、反思总结的平台,激发学生的学习主动性,提升学生的自主探究能力。 板 书 设 计 第五节　用双缝干涉实验测定光的波长 1. 实验目的： 2. 实验原理：由公式λ＝Δx计算出入射光的波长。 3. 实验器材： 4. 实验步骤： 5. 数据处理： 6. 误差分析： 作业 布置 1.完成教材课后作业：“练习”。 2.配套分层作业。 教学反思 本节课的教学重点是做好“用双缝干涉测量光的波长”的学生分组实验。学生经历了分析实验思路、设计实验装置、研究物理量的测量方案、进行实验操作、处理实验数据、进行误差分析等实验环节,最终利用双缝干涉实验装置测量了多种可见光的波长,并观察了改变实验装置时干涉条纹的变化及白光的干涉图样,进一步深化了对光的干涉的认识。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $