4.5 用双缝干涉实验测定光的波长 课件-2025-2026学年高二上学期物理粤教版选择性必修第一册

该高中物理课件围绕“用双缝干涉实验测量光的波长”展开，通过可见光波长范围及螺旋测微器测量局限导入，结合知识回顾中干涉条件、明暗纹公式、条纹间距公式搭建学习支架，衔接新旧知识。 其亮点是以科学探究为主线，详细呈现实验装置组成、调节步骤及误差分析，结合例题强化螺旋测微器读数、条纹间距计算等科学思维训练，助力学生物理观念建构，提升实验能力，也为教师提供系统教学资源，提高教学效率。

High School Physics 滤光片 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色光的波长 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 03 02 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 01 重点 重点 难点 可见光的波长范围在400～760nm之间 情境导入 螺旋测微器的精确度为0.01mm， 远大于可见光的波长范围400～760nm 如何测量单色光的波长？ 双缝干涉实验 1.干涉条件：频率相同、振动情况相同的光 3.条纹间距： λ 意义：λ--照射光的波长、d--双缝间距、L--屏到双缝间距离 2.明暗条件 n=0、1、2、3…… 明纹： 暗纹： n=0、1、2、3…… 双缝 屏 θ ∆s 知识回顾 遮光筒 一、实验思路 1.实验原理：用双缝干涉实验装置测量光的波长 2.物理量的测量： L (1)L的测量； 米尺测出 λ 双缝 屏幕 L 核心知识 (2) 的测量 测量头测出 双缝 屏幕 L 分划板 目镜 手轮 螺旋测微器 从产品铭牌上直接读出 核心知识 二、实验装置 双缝干涉仪 核心知识 遮光筒 核心知识 单缝 双缝 核心知识 毛玻璃屏 测量头 核心知识 1.将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。 2.调整光源的位置，使光源发出的光平行地进入遮光筒并照亮光屏。 轴线与光具座平行 三、进行实验 光源 遮光筒 毛玻璃屏 透镜 核心知识 3.放置单缝和双缝，使缝相互平行，调整各部件的间距 光源 单缝 双缝 遮光筒 毛玻璃屏 透镜 双缝与单缝平行 核心知识 观察白光的干涉条纹 核心知识 4.在光源和单缝间放置滤光片，观察单色光的干涉条纹。 滤光片 光源 单缝 双缝 遮光筒 毛玻璃屏 透镜 目镜 核心知识 5.测量双缝到屏的距离L。 滤光片 光源 单缝 双缝 遮光筒 毛玻璃屏 透镜 目镜 L 核心知识 Δx= 测量相邻两条明(或暗)间的距离Δx 15 20 5 10 0 20 25 15 第1条时读数 第n条时读数 15 20 5 10 0 30 35 40 45 第1条a1 第n条a2 核心知识 6.换用不同颜色的滤光片并改变双缝的距离，观察干涉条纹的变化，并求出相应的波长。 滤光片 光源 单缝 双缝 遮光筒 毛玻璃屏 透镜 目镜 核心知识 Δx= 四、数据分析 1.在屏后紧贴屏幕安装测量头，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 x1 第1个 x2 第n个 转动手轮 3.重复测量、计算，求出波长的平均值。 核心知识 五、误差分析 1.误差来源 (1)利用刻度尺测量双缝到光屏的距离L ，读数时会存在误差。 (2)利用螺旋测微器测量亮条纹间距Δx ，读数时会存在误差。 核心知识 2.减小误差的方法 问题：如何减小L的测量误差？ 问题：如何减小相邻两条亮条纹间的距离Δx的测量误差？ 提示：(1)使用测量头测量，测出n条亮条纹间的距离a ； (2)多测几次求平均值，进一步减小实验误差。 提示：使用毫米刻度尺测量，可多测几次求平均值。 Δx= 五、误差分析 核心知识 六、注意事项 1.双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆卸遮光管、测量头等元件。 2.滤光片、单缝、双缝等若有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去。 3. 安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光管的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，间距大约5~10 cm。 核心知识 4.常见问题的成因： 5.测量头在使用时应使中心刻线对齐明(或暗)条纹的中心。 6.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近。 (1)照在像屏上的光很弱； (2) 条纹不清晰。 原因：单缝与双缝的不平行。 原因：灯丝、单双缝、遮光筒不共轴。 核心知识 1.(2025·深圳实验学校高二月考)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，如图甲所示，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃屏、放大镜。 (1)M、N、P三个光学元件依次为　　。  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 A 例题 (2)观察到干涉条纹如图乙所示。转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准a时，手轮的读数x1=1.002 mm，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b时，手轮的读数如图丙所示，x2=　　　 mm。  9.762 (3)若已知双缝间距为d，双缝到毛玻璃屏的距离为l，则待测光的波长为 　　　　　(用x1、x2、l和d表示)。  (2)螺旋测微器的精确值为0.01 mm， 由题图丙可知：x2=9.5 mm+26.1×0.01 mm=9.761 mm (1)M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝，故选A。 (3)根据条纹间距公式Δx=λ，又Δx=， 联立解得待测光的波长为λ=。 2.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示。 (1)以下说法正确的是　　。  A.如发现条纹不清晰，可通过拨杆调节，使单缝与双缝平行 B.换用间距较小的双缝，目镜中观察到的亮条纹个数将增多 C.若取下红色滤光片，则观察不到干涉条纹 A 例题 (3)如图丙所示，若测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x，双缝间距为d，双缝到屏的距 离为l，则单色光的波长λ=　　(用d、l、x表示)。  (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，真实值　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)测量值。  小于 (2)某次测量时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为　　 　mm。  0.820 (1)如发现条纹不清晰，可通过拨杆调节，使单缝与双缝平行，故A正确； 换用间距较小的双缝，则双缝间距d减小，可知相邻条纹间距变大，目镜中观察到的亮条纹个数将减少，故B错误； 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C错误。 (2)由图可知螺旋测微器示数为0.5 mm+0.01×32.0 mm=0.820 mm (3)测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x， 则相邻暗条纹间距Δx=， 根据Δx=λ，可知单色光的波长：λ=Δx= (4)条纹与分划板中心刻线不在同一方向上时，实际值Δx实=Δx测sin θ，θ为条纹与分划板中心水平刻线的夹角，故Δx实<Δx测。 3.用光传感器进行双缝干涉的实验，如图甲所示是实验装置图。 (1)下列关于本实验的操作与叙述正确的是　　。  A.干涉图像中，相邻两个波峰之间的距离即相邻两条 　亮条纹中心的间距 B.双缝挡板不动，下移光源，使之更靠近刻有双缝 　的挡板，则干涉条纹间距减小 C.光源不动，下移双缝挡板，使之更靠近光传感器，则干涉条纹间距不变 D.减小双缝间距，干涉条纹间距也减小 A 例题 (2)在不改变双缝的间距和双缝到光传感器的距离的前提下，用红光和绿光做了两次实验，如图中的乙、丙分别对应这两次实验得到的干涉图像，红光的图像是　　　(选填“乙”或“丙”)。  丙 (1)相邻两个波峰之间的距离即相邻两条亮条纹中心的间距，A正确； 根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=λ知，若下移光源，干涉条纹间距不变，B错误；光源不动,下移双缝挡板，使之更靠近光传感器，即减小双缝与光传感器间距离，根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=λ知,干涉条纹间距会减小，C错误；减小双缝间距，根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=λ知，干涉条纹间距增大，D错误。 (2)由Δx=λ可知，波长越长，条纹间距越大，故红光的图像是丙。 本 课 结 束 Keep Thinking! Lavf59.27.100 $