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

该高中物理课件围绕“用双缝干涉测量光的波长”实验展开，通过“温故知新”回顾双缝干涉亮条纹条件及间距公式，衔接实验原理λ = d/l Δx，构建前后知识脉络的学习支架。 其亮点在于注重实验细节与科学探究，如详细说明滤光片功能、测量Δx时用多条条纹求平均以减小误差，创新引入光传感器实验，结合针对训练巩固知识。体现科学思维与科学探究素养，助力学生提升实验操作与数据处理能力，方便教师高效开展教学。

第四章 机械波 4 实验：用双缝干涉测量光的波长 授课教师：XXX 人教版（2019）高中物理（选择性必修一） 如图所示的双缝干涉实验中，当两列波的路程差为波长的整数倍，即： （k=0，1，2…)时才会出现亮条纹，亮条纹位置为： 温故知新 可得： 由双缝干涉亮（暗）纹间距公式 一、实验原理 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 滤光片 将光汇聚成平行光，集中光线 相当于线光源 获得单色光 提供相干光源 成像 二、实验器材 光源 透镜 滤光片 单缝可由单色激光代替 ① 双缝的距离d可以在实验器材上直接读出 l ② 双缝到屏的距离 l 的测量 可以用刻度尺测出 三、数据测量 1. 测双缝距离d和双缝到屏的距离l 滤光片 Δx Δx Δx Δx Δx Δx 红光 如何更准确地测量得出Δx？ 三、数据测量 2. 条纹间隔∆x的测量 分划板 目镜 手轮 螺旋测微器 游标卡尺 三、数据测量 2. 条纹间隔∆x的测量 转动手轮，分划板左右移动。测量时，应使分划板的中心刻线与亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数。再转动手轮，使分划板中心刻线与另一亮条纹中心对齐，再次记下手轮上的读数。两次读数之差表示这两个条纹间的距离 ∆x 。 为了减小测量误差，可测多条亮条纹间的距离，再求出相邻两个条纹间的距离。 第1条 第n条 读数：x1 读数：x2 三、数据测量 2. 条纹间隔∆x的测量 a 1. 安装好双缝干涉实验仪。 2. 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。（中心在同一高度） 3. 放好单缝和双缝（缝沿竖直方向，间距约为5cm～10cm）。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。 4. 在单缝与光源之间放上滤光片，观察单色光的双缝干涉图样。 5. 测量双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 ∆x 并记录。 四、实验过程 四、实验过程 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：①照在像屏上的光很弱，主要原因是s灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致； ②干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行． 五、注意事项 1. l测量的读数误差：可通过选用mm刻度尺， 多次测量求平均值减小误差 2. Δx测量的读数误差：测量多条亮条纹间的距离 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 六、误差分析 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。下图是实验装置图(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。 七、创新实验 1.（教材P103 T1）用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样，双缝之间的距离是0.2mm，用绿色滤光片，目镜中可看到绿色干涉条纹。 (1)若把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，相邻两条亮条纹中心的距离如何变化? (2)把绿色滤光片换成红色，相邻两条亮条纹中心的距离增大了。这说明哪种色光的波长较长? (3)如果改用间距为0.3mm的双缝，相邻 两条亮条纹中心的距离会有什么变化? 针对训练 2. (2024·太原市高二期末)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 针对训练 【解析】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。 针对训练 (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； 针对训练 10.330 660 【解析】螺旋测微器的精确度为0.01 mm，估读到0.001 mm，则读数为10 mm＋33.0×0.01 mm＝10.330 mm。由题有条纹间距为 Δx＝ mm＝1.320 mm 由Δx＝λ， 得λ＝ m＝660 nm 针对训练 (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 针对训练 【解析】根据双缝干涉的间距公式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； 换一个间距较大的双缝，即d增大，故条纹间距变小，故D错误。 3. (2024·福州市高二期末)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 针对训练 【解析】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。 针对训练 (2)某次测量时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为　　　　 mm。 0.820 针对训练 【解析】由图可知螺旋测微器示数为0.5 mm＋0.01×32.0 mm＝0.820 mm (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)。  针对训练 【解析】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)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 针对训练 【解析】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。 4. 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，使之靠近光传感器，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 针对训练 【解析】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。 针对训练 (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 针对训练 【解析】由Δx＝λ知，波长越长，条纹间距越大，故红光的图像是丙。 Lavf59.27.100 $