5. 实验：用双缝干涉测量光的波长（表格式教学设计）物理教科版选择性必修第一册

年级

高二年级

学科

物理

教师

课题

第5节 用双缝干涉测量光的波长

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;研究测量干涉条纹间距的方法,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：我们在生活中所看见的太阳光其实是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光组成的.你能想办法测量各种单色光的波长吗?

学生：可以先想办法得到单色光的双缝干涉图样,利用条纹间距公式Δx＝λ，通过测量Δx、l、d,进而计算出单色光的波长λ。

教师：非常好！下面我们就通过双缝干涉测量光的波长。

学生思考并回答问题。

新课讲授

教师：首先说说我们的实验目的。1.观察单色光的双缝干涉图样；2.观察白光及单色光的双缝干涉图样；3.会用测量头测量条纹间距离。

小组合作，说说本实验的实验原理是什么？

学生：本实验的实验原理是：利用单色光通过单缝后，经双缝产生稳定干涉图样，图中相邻两条亮纹间距Δx、双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色

小组合作，回答问题。

光的波长λ满足λ＝Δx。

教师：本实验需要哪些实验器材？

学生：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。

教师：展示实验器材，并分别介绍各实验器材的作用。

教师：具体要怎么做呢？

学生：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。

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：

Δx＝

6、已知双缝间的距离d，测出双缝到屏的距离l，由λ＝Δx，计算红光的波长。

教师：播放实验视频。

学生：观看完实验视频之后，学生动手实验。

教师：巡查指导完成实验。

学生观看视频。

学生动手实验。

教师：怎样进行误差分析呢？

学生：1、双缝到屏的距离l的测距量误差。(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取平均值来减小测量误差。

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。

教师：实验中有哪些注意事项？

学生：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。

课

堂

练

习

1.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜(目镜)，如图所示．

(1)M、N、P三个光学元件依次为________．

A．滤光片、单缝、双缝

B．双缝、滤光片、单缝

C．单缝、双缝、滤光片

D．滤光片、双缝、单缝

(2)如图所示，测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上．如果想使中心刻线与亮条纹对齐，下列操作中可达到目的的是________．

A．仅转动透镜

B．仅转动遮光筒

C．仅转动手轮

D．仅转动测量头