4.6 第五节　用双缝干涉实验测定光的波长-【正禾一本通】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

本讲义聚焦“用双缝干涉实验测定光的波长”核心知识点，前承光的干涉原理，后接光的波动性应用，通过实验原理（Δx=Lλ/d）、操作步骤、误差分析（累积法测条纹间距Δx）等学习支架，帮助学生掌握实验操作与数据处理方法。 该资料突出科学探究与科学思维融合，原型实验巩固基础操作，拓展创新实验（如洛埃德镜）培养质疑创新能力，误差分析强调累积法提升数据准确性。课中辅助教师引导实验操作与原理理解，课后测评助力学生查漏补缺，深化对光的波动性的物理观念认知。

第五节　用双缝干涉实验测定光的波长 【素养目标】　1.掌握用双缝干涉测量光的波长的原理和方法。 　2.观察不同单色光的双缝干涉图样。　3.会用公式Δx＝λ进行数据处理求光的波长。 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＝λ测定单色光的波长的方法并能计算光的波长。 二、实验原理与方法 1．测量原理：由公式Δx＝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＝计算出入射光的波长。 2．测量方法 (1)L的测量：双缝到屏的距离L可以用刻度尺测出。 (2)条纹间距Δx的测定 如图甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成。测量时先使分划板的中心刻线对齐某条明条纹的中央，如图乙所示，记下手轮上的读数x1；转动手轮，使分划板中心刻线移至另一明条纹的中央，记下此时手轮上的读数x2，得出n个明条纹间的距离为a＝|x2－x1|，则相邻两明条纹间距Δx＝。 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、毛玻璃屏及测量头，其中测量头又包括分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、刻度尺等。 四、实验步骤 1．按如图所示的装置安装仪器。 2．将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的中心轴线上。 3．使光源发光，在光源和单缝之间加滤光片，使单一颜色的光通过，让通过后的条形光斑恰好落在双缝上，通过遮光筒上的测量头，仔细调节目镜，观察单色光的干涉条纹；撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩色条纹)。 4．加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，使分划板的中心刻线对齐某一明条纹的中心，记下手轮的读数x1，然后继续转动使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐另一明条纹中心，记下此时手轮读数x2和移过分划板中心刻度线的条纹数n。 5．将两次手轮的读数相减，求出n条明条纹间的距离a，a＝|x2－x1|，利用公式Δx＝，算出条纹间距。 学生用书第116页 6．用刻度尺测量双缝到光屏的距离L(d是已知的)。 7．利用公式λ＝，求出此单色光的波长λ。 8．重复测量、计算，求出波长的平均值。 9．换用另一滤光片，重复实验。 五、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。可以多次测量求平均值。 2．条纹间距Δx的测量：Δx利用测量头测量。可利用“累积法”测量n条明条纹间距a，再求Δx＝，并且采用多次测量求Δx的平均值的方法进一步减小误差。 六、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。 一　教材原型实验 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，由左到右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、________、________、________、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，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮； ②按合理的顺序在光具座上放置各光学元件； ③用刻度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)测量数条明条纹间的距离。 在操作步骤②时还应注意____________________________、__________________________和_____________________________________。 答案：(1)E　D　B　(2)见解析 解析：(1)滤光片E可以从白光中选出单色红光，单缝D是获取线光源，双缝B是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏A上，所以表示各光学元件的字母排列顺序为C、E、D、B、A。 (2)在操作步骤②时应注意放置单缝、双缝时，必须使缝平行且竖直；单缝、双缝间的距离要适当；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和毛玻璃屏的中心位于遮光筒的轴线上。 (2024·深圳市高二校考期中)在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图甲所示。 (1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点： 学生用书第117页 A．灯丝、单缝和双缝之间放置无要求 B．干涉条纹的间距与双缝之间的距离无关 C．干涉条纹的间距与双缝到屏之间距离无关 D．干涉条纹的间距与光的波长有关 以上几点中，你认为正确的是________。(选填选项字母) (2)当测量头中分划板的中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为______mm。 (3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示。则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx时，测量值____________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。 答案：(1)D　(2)0.700　(3)大于 解析：(1)在用狭缝观察以线状白炽灯为光源的光的干涉现象时狭缝必须与灯丝平行，这时干涉条纹与狭缝平行，故A错误；根据干涉条纹的间距公式Δx＝λ可知，干涉条纹的间距与双缝之间的距离、双缝到屏之间的距离以及光的波长均有关，故B、C错误，D正确。故选D。 (2)螺旋测微器的读数为0.5 mm＋20.0×0.01 mm＝0.700 mm。 (3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，由几何关系知三角形中斜边最长，故干涉条纹的间距的测量值偏大。 二　拓展创新实验 在“观察光的干涉现象”的实验中，将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；按如图所示的方法，让激光束通过自制的双缝，观察在光屏上出现的现象。 (1)保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距________(选填“越大”或“越小”)。 (2)保持双缝的间隙不变，光屏到双缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距________(选填“越大”或“越小”)。 (3)在双缝间的距离和双缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时________(选填“大”或“小”)。 (4)在该实验中，若所用激光的波长为5.300×10-7 m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为1.855×10-6 m，则在这里出现的应是________(选填“亮条纹”或“暗条纹”)。 答案：(1)越大　 (2) 越大　(3) 小　(4)暗条纹 解析：(1)由公式Δx＝λ可知，双缝间隙d越小，屏上明暗相间的条纹间距Δx越大。 (2)由公式Δx＝λ可知，光屏到双缝的距离L越大，明暗相间的条纹间距Δx越大。 (3)由公式Δx＝λ可知，因蓝色光的波长比红色光的波长小，故用蓝色光做实验时的条纹间距比用红色光做实验时小。 (4)屏上P点距双缝S1和S2的路程差为所用激光的波长的3.5倍，所以P点应出现暗条纹。 针对练．洛埃德(H.Lloyd)在1834年提出了一种更简单的观察光的干涉现象的装置——洛埃德镜。如图所示，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，在光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，________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__________(选填“明条纹”或“暗条纹”)。 (3)实验中，已知单缝S到平面镜的距离为h＝0.15 mm，单缝到光屏的距离为D＝1.2 m，观测到第3条明条纹到第12条明条纹的中心间距为22.78 mm，则该单色光的波长λ＝________m(结果保留3位有效数字)。 答案：(1)S′　 (2) 暗条纹　(3)6.33×10-7 解析：(1)根据题图可知，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)根据题意可知，把光屏移动到和平面镜接触，光线经过平面镜反射后将会有半波损失，因此接触点P处是暗条纹。 (3)条纹间距为Δx＝ m≈2.53×10-3 m，根据条纹间距公式可得λ＝Δx≈6.33× 10-7 m。 学科网（北京）股份有限公司 $