4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 课件-2026-2027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，涵盖实验原理（基于条纹间距公式λ=Δx·d/l）、装置组成、操作步骤及数据处理，通过“观察与思考”联系千分尺精度与光波长，引导学生结合旧知（干涉条件、Δx公式）设计方案，搭建知识支架。 其亮点是以科学探究为主线，通过“思考与讨论”分析条纹间距计算及误差来源，“规律与总结”明确操作要点，强化科学思维。引入光传感器创新实验，结合例题解析，培养物理观念与科学推理能力。学生能提升实验操作与数据处理能力，教师可利用结构化内容提高教学效率。

第四章 光 4 实验：用双缝干涉测量光的波长 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 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…… 知识回顾 同学们，你见过最精密的尺子是什么？可能是千分尺，千分尺的精确度可以达到10-5m，你知道，可光的波长比这个还要小的很多，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？ 观察与思考 一、实验思路 1.实验原理 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，由公式Δx = λ可知，只要再测出相邻两条亮条纹(或相邻两条暗条纹)中心间距Δx，即可由公式λ = Δx计算出入射光波长的大小。 核心知识 l 2.物理量的测量： 刻度尺测出 测量头测出 双缝 屏幕 l (1) l 的测量；(2) 的测量 S1 S2 d 二、实验器材 光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、目镜、学生电源、导线、刻度尺等 单缝 双缝 遮光筒 毛玻璃屏 分划板 目镜 手轮 分划板中心刻线 螺旋测微器 1.将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。此时毛玻璃屏上观察的光很暗，应如何进行调整？ 答案　调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒的轴线到达光屏。 思考与讨论 2.安装单缝和双缝时，两者间距约5~10 cm，为了观察到清晰的干涉图样，放置时还需注意什么？ 答案　尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行。 3.在单缝和光源间放上滤光片，可观察到单色光的双缝干涉图样，若仅将红色滤光片换成蓝色滤光片，观察到的干涉条纹会有什么变化？ 答案　由红暗相间的干涉条纹变为蓝暗相间的条纹，且条纹间距变小。 思考与讨论 常见问题的成因：照在光屏上的光很弱主要是由于灯丝与单缝、双缝、遮光筒不共轴线所致；干涉条纹不清晰的主要原因一般是单缝与双缝不平行。 提炼与总结 Δx = 三、数据获取与分析 1.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 a1 第1个 a2 第n个 转动手轮 3.用刻度尺测量双缝到屏间的距离l，多次测量取平均值填入表格，双缝间距d已知。 4.将数据记录到表格，计算出该单色光的波长。 测量 次数 双缝 宽度d 双缝到屏间的距离l 第1条亮纹位置a1 第n条亮纹位置a2 条纹间 距Δx 波长 λ 波长的 平均值 1               2             3             5.换用不同的滤光片，测量不同颜色的单色光的波长。 1.上述测量方法中，相邻两亮条纹间距应如何计算？ 答案　Δx = 。 2.上述过程中，哪些处理方式是用来减小测量误差的？ 答案　(1)测量条纹间距Δx时，先测出多条亮条纹间的距离，然后计算出相邻亮条纹的间距； (2)在测量双缝到光屏的距离l、条纹间距Δx时均采用多次测量，求出λ的平均值减小误差。 思考与讨论 由于光波的波长很小，双缝到光屏的距离l和相邻亮条纹间距Δx的测量是否准确对波长的测量影响很大，是本实验误差的主要来源。 提炼与总结 1.双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件。 2.滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去。 3.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近。 4.测量头在使用时应使中心刻线对齐亮条纹的中心。 四、其他注意事项 五、创新方案：用光传感器做双缝干涉的实验 1.实验装置 光源在铁架台的最上端，中间是刻有双缝的挡板， 右面是光传感器。这个实验的光路是自上而下的。 2.光传感器是一个小盒，在图中为白色狭长矩形部分，沿矩形的长边分布着许多光敏单元。这个传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后，在显示屏上显示出来。根据显示器上干涉图像的条纹间距，从而算出光的波长。 3.这种方法除了同样可以测量条纹间距外，它还可以方便、形象地在显示屏上展示亮条纹的分布，并能定量地描绘传感器上各点的光照强度。 1.某实验小组用双缝干涉测量光的波长。 (1)关于本实验下列选项正确的是　　　；  A.单缝和双缝必须平行放置 B.干涉条纹与双缝垂直 C.图甲中P处放置双缝 D.图甲中M处放置滤光片，N处放置双缝 E.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关 AC 例题 (2)将测量头分划板中心刻线与某亮条纹的中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹。手轮上的示数为3.730 mm，转动手轮，分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐时，手轮上的示数如图乙所示，读数为　　　　 mm。已知双缝间距d=0.3 mm，双缝到光屏的距离L=600 mm，则光的波长λ= 　　　 nm；  10.330 660 (3)以下操作，可使条纹间距变大的是　　　。  A.将滤光片由红色换成蓝色 B.增大单缝与双缝的距离 C.增大双缝与光屏的距离 D.换一个间距更大的双缝 C (4)若测量头中观察到的图样如图丙所示，则波长的测量值 　　　(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。  大于 (1)单缝和双缝必须平行放置，故A正确； 干涉条纹与双缝平行，故B错误； 本实验应先得到单色光，再得到相干光，所以题图甲中M处放置滤光片，N处放置单缝，P处放置双缝，故C正确，D错误； 由公式Δx=λ，l为双缝到光屏的距离，d为双缝间距，所以干涉条纹的疏密程度与单缝宽度无关，故E错误。 (2)螺旋测微器的精确度为0.01 mm， 通过格数估读到0.001 mm， 则读数为10 mm+33.0×0.01 mm=10.330 mm。 由题有相邻两条亮条纹间距为Δx= mm=1.320 mm 由Δx=λ，得λ== m=660 nm (3)根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=λ，红色换成蓝色，波长变短，则条纹间距变小，故A错误；增大单缝到双缝的距离，不能改变条纹间距，故条纹间距不变，故B错误；增大双缝到光屏的距离l，则条纹间距变大，故C正确；换一个间距更大的双缝，即d增大，故条纹间距变小，故D错误。 (4)条纹与分划板中心刻线不平行时，实际值Δx实=Δx测cos θ θ为条纹与分划板中心竖直刻线间的夹角，则有Δx实<Δx测 由于λ=，可知波长的测量值大于实际值。 2.用光传感器做双缝干涉的实验，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 (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，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 Lavf58.12.100 $