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

该高中物理课件围绕“用双缝干涉测量光的波长”实验展开，涵盖实验原理、器材操作、数据处理及误差分析。通过观察白光与单色光干涉图样导入，衔接光的波动性知识，为理解光的本性搭建学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，结合科学思维与物理观念，通过详细实验步骤（如单缝双缝调节、测量头使用）和误差分析（如分划板与条纹方向影响）培养学生实验能力。典型题目（如滤光片更换对条纹间距的影响）强化理论应用，“微量累积法”提升数据处理精度。学生能深化对光的波动性认知，教师可依托实例高效开展实验教学。

第四章 光 4. 实验：用双缝干涉测量光的波长 实验原理、器材和步骤 1.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. 2.实验原理 光的波长λ＝Δx. 3.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、光屏及测量头，其中测量头包括分划板、目镜、手轮等)，学生电源，导线，刻度尺. 4.实验步骤 (1)器材的安装与调整 ①先将光源(线状光源)、遮光筒依次放于光具座上，如图所示，调整光源的高度，使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把光屏照亮. ②将单缝和双缝安装在光具座上，使线状光源、单缝及双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上，并注意使双缝与单缝相互平行，在遮光筒有光屏的一端安装测量头，如图所示，调整分划板位置使分划板中心刻线位于光屏中央. (2)观察双缝干涉图样 ①调节单缝的位置，使单缝和双缝间距离保持在5～10 cm，使单缝和双缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时通过测量头上的目镜观察干涉条纹，若干涉条纹不清晰，可通过遮光筒上的调节长杆轻轻拨动双缝，即可使干涉条纹清晰明亮.在屏上就会看到白光的双缝干涉图样. ②将红色(或绿色)滤光片套在单缝前面，通过目镜可看到单色光的双缝干涉条纹. ③在光源及单缝之间加上一凸透镜，调节光源及单缝的位置，使光源灯丝成像于单缝上，可提高双缝干涉条纹的亮度，使条纹更加清晰，如图所示. 实验数据处理与误差分析 1.数据处理 (1) 转动手轮，使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一条亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2；并记下两次测量的条纹数n，则相邻两亮条纹间距Δx＝. (2)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(双缝间距d是已知的). (3)将测得的l、Δx代入Δx＝λ，求出光的波长λ. (4)多次重复上述步骤，求出波长的平均值. (5)换用不同的滤光片，重复上述实验. 2.误差分析 (1)测双缝到屏的距离l带来的误差，可通过选用毫米刻度尺，进行多次测量求平均值的办法来减小. (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. 实验操作、数据处理与误差分析 实验中干涉条纹间距的测量使用的仪器称为“测量头”， 测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图所示.测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与干涉条纹平行；然后转动手轮，使分划板向左(或向右)移动，直至分划板的中心刻线与条纹的中心对齐，记下此时读数；再转动手轮，用同样的方法测出n个亮纹间的距离a，则可求出相邻两亮纹间的距离Δx＝. 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图甲所示)，并选用缝间距为d的双缝.毛玻璃屏与双缝间的距离为l.接通电源使光源正常工作，发出白光. (1)组装器材时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，则　　　　. A.看不到干涉现象 B.可观察到水平方向的干涉条纹 C.可观察到竖直方向的干涉条纹 C　 单缝和双缝均沿竖直方向，因此得到的干涉条纹为竖直方向.故选C. (2)下列关于本实验的操作与叙述正确的是　　　　. A.若取下红色滤光片，其他实验条件不变，可观察到 明暗相间的白条纹 B.若取下红色滤光片换上蓝色滤光片，其他条件不变， 可观察到干涉条纹间距减小 C.换用间距稍大的双缝，干涉条纹间距增大 B 若取下红色滤光片，在毛玻璃屏上观察到的是白光(复色光)的干涉条纹，因此观察到的是彩色条纹，故A错误；根据Δx＝λ可知，若取下红色滤光片换上蓝色滤光片，则光的波长变小，干涉条纹间距变小，故B正确；根据Δx＝λ可知，换用间距稍大的双缝，则干涉条纹间距变小，故C错误.故选B. (3)若实验中在像屏上得到的干涉图样如图乙所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图乙中A、B位置时，游标卡尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为λ＝　 .分划板刻线在某条亮条纹位置时游标卡尺如图丙所示，则其读数为 __________cm.　　　 　1.11 根据题意，相邻亮条纹之间的距离为Δx＝，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ，单色光波长λ＝，10分度值的游标卡尺的精确度为0.1 mm，读数为11 mm＋1×0.1 mm＝11.1 mm＝1.11 cm. (4)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，如图丁所示，则在 这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)真实值. 大于 从图中可以看出，若条纹倾斜，测得的间距将比实际值大. (1)明确条纹间距公式Δx＝λ中各物理量的意义，通过实验观察和理论总结理解条纹间距与波长成正比关系，是正确测量光的波长的关键.(2)双缝干涉实验中测量相邻亮条纹间距时采用了“微量累积法”来减小测量误差，就像前面测单摆周期一样. $