4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 培优教学课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦“用双缝干涉测量光的波长”实验，通过千分尺精确度与光波长对比提问导入，衔接已学干涉知识，引出实验原理公式，搭建从问题到方案的学习支架。 其亮点在于强化科学探究与科学思维，含实验装置组装、数据处理、误差分析等细节，结合光传感器拓展实验，通过例题与练习巩固。助力学生提升实验操作与推理能力，为教师提供系统教学资源。

4.实验：用双缝干涉测量光的波长 第四章 光 人教版选择性必修第一册 导入新课 千分尺的精确度可以达到10-5m, 可光的波长比这个还有小的很多，光的波长是怎样被测量出来的，你能根据之前学习过的知识设计实验方案吗？ 导入新课 相邻两个明(或暗)条纹之间的距离 单 色 光 用双缝干涉实验仪实验，双缝间距d是已知的；只要测出双缝到屏的距离l 和相邻两条亮纹(或暗纹)中心间距Δx，就可以计算出入射光波长的大小。 学习目标 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度 与责任 重点难点 重点 难点 1. 用双缝干涉测量光的波长 2. 数据处理 3. 课堂总结 4. 练习与应用 学习内容 第4节 实验：用双缝干涉测量光的波长 一、用双缝干涉测量光的波长 第4节 实验：用双缝干涉测量光的波长 一、用双缝干涉测量光的波长 1.实验装置 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． 光源 滤光片 双缝 遮光筒 毛玻璃 单缝 测量头 一、用双缝干涉测量光的波长 相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是Δx＝λ，则λ＝ 已知双缝间距d，再测出双缝到屏的距离l和条纹间距Δx，就可以求得光波的波长。 d △x l 2.实验原理 光源发出的光经滤光片（装在单缝前）成为单色光把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹，并由 λ ＝ ∆ x计算出光的波长。 透镜的作用是使射向单缝的光更集中 3.实验思路 一、用双缝干涉测量光的波长 4.物理量的测量：根据λ＝可知，本实验需要测量的物理量 （1）双缝到屏的距离 l 可以用刻度尺测出； （2）相邻两条亮条纹间的距离∆x 需用测量头测出。为减小误差，可测出n个亮条纹间的距离a，再求出相邻两个亮条纹间的距离 ∆x =则λ＝= 一、用双缝干涉测量光的波长 （1）如图所示，在光具座上把各光学原件装配好。 （2）实验前先取下双缝，打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮。 5.进行实验 光源 透镜 双缝 遮光筒 目镜 毛玻璃 单缝 （3）然后放好单缝和双缝。注意使单缝与双缝相互平行，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上。 一、用双缝干涉测量光的波长 （4）做好以上调整后，观察屏上的白光干涉条纹的特点，然后，在单缝与光源之间放上滤光片就可以观察到单色光的双缝干涉图样 中央为白色， 两侧为彩色条纹 （5）测量双缝到屏的距离 l，和相邻两条亮条纹间的距离∆ x。 （6）在单缝与光源之间放上不同的滤光片，看条纹的色彩、间距发生了什么变化。 红光双缝间距0.36mm 红光双缝间距0.18mm 蓝光双缝间距0.36mm 一、用双缝干涉测量光的波长 实验演示 器材组装 实验演示 一、用双缝干涉测量光的波长 色光 X1/mm Xn/mm Δx/mm 波长λ/mm 红光 8.14 X5 =14.46 绿光 8.80 X7 =16.56 l=586mm d=0.25mm 6.数据分析 设计表格记录实验数据把测量结果记录在数据表格中，算出两次读数之差，求出相邻亮条纹(或暗条纹)的平均间距Δx,求出光的波长。 1.58 1.30 6.74×104 5.55×104 一、用双缝干涉测量光的波长 哪些因素会导致实验有误差？ 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． 7.误差分析 一、用双缝干涉测量光的波长 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． 8.注意事项 一、用双缝干涉测量光的波长 例1.(多选)某同学在做双缝干涉实验时,安装好实验装置,在光屏上却观察不到干涉图样,这可能是由于(　　 ) A.光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致,相差较大 B.滤光片、单缝、双缝的中心在同一高度 C.单缝与双缝不平行 D.光源发出的光束太强 AC 一、用双缝干涉测量光的波长 例2．用双缝干涉测量光的波长实验装置如图所示，得到不同色光、不同双缝的干涉条纹，如图甲、乙、丙所示。甲、乙为不同单色光通过相同双缝产生的条纹，乙、丙为同种单色光通过不同双缝产生的条纹，则（　　） A．若单缝和双缝不平行，毛玻璃上没有干涉条纹 B．在遮光筒中没有干涉现象发生 C．甲图单色光波长小于乙图单色光波长 D．乙图双缝间距小于丙图双缝间距 C 二、用光传感器做双缝干涉的实验 第4节 实验：用双缝干涉测量光的波长 二、用光传感器做双缝干涉的实验 用光传感器可以更方便地演示双缝干涉现象。 图是实验装置图（实验在暗室中进行）。光源在铁架台的最上端，中间是刻有双缝的挡板，下面是光传感器。这个实验的光路是自上而下的。 图中带有白色狭长矩形的小盒是光传感器，沿矩形的长边分布着许多光敏单元。传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后，在显示器上显示出来。 用传感器和计算机观察双缝干涉的实验装置 用光传感器做双缝干涉的实验 二、用光传感器做双缝干涉的实验 根据显示器上干涉图像的条纹间距，可以算出光的波长。 与右图的方法相比，这种方法除了同样可以测量条纹间距外，它还可以方便、形象地展示亮条纹的分布，并能测出传感器上各点的光照强度。 用光传感器做双缝干涉的实验 二、用光传感器做双缝干涉的实验 三、课堂总结 第4节 实验：用双缝干涉测量光的波长 三、课堂总结 滤光片 四、练习与应用 第4节 实验：用双缝干涉测量光的波长 四、练习与应用 1．(2024·广东江门模拟)如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥毛玻璃。     (1)②、③、④三个光学元件依次为________(填正确答案的标号)。 A．滤光片、单缝、双缝 B．单缝、滤光片、双缝 C．单缝、双缝、滤光片 D．滤光片、双缝、单缝 (2)如果实验时将红色滤光片换为绿色滤光片，则相邻亮条纹(暗条纹)间的距离________(选填“变大”或“变小”)。 √ 变小 四、练习与应用 2．某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题： (1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________。 A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝 √ 四、练习与应用 (2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝________。 (3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为 1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为______ nm(结果保留3位有效数字)。   630 四、练习与应用 (2)若测得双缝与屏之间的距离为0.70 m，通过测量头(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500 mm)观察第1条亮纹的位置如图甲所示，观察第5条亮纹的位置如图乙所示，则可求出红光的波长λ＝___________ m。(保留三位有效数字) 6.86×10－7 3. 在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如图所示。双缝间的距离d＝3 mm。 (1)若测定红光的波长，应选用______色的滤光片。 红 Lavf59.27.100 Lavf58.12.100 $