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

该高中物理课件聚焦“用双缝干涉测量光的波长”实验，通过“如何利用干涉现象测量光的波长”的问题导入，衔接光的干涉现象与波长测量原理，搭建从现象观察到实验设计的学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，通过实验器材组装（如C、E、D、B、A顺序）、测量头使用及误差分析（多次测量Δx）培养科学思维，结合例题强化公式λ=(d/L)Δx应用，助力学生提升实验操作与数据处理能力，为教师提供系统的实验教学指导。

4.4 实验：利用双缝干涉测量光的波长 光的波长非常的小，不能直接测量；但是光的干涉现象却非常明显。由此启发，你能不能通干涉设计一个测量光的波长的方法？ 1.实验目的 （1）观察白光及单色光的双缝干涉图样 （2）用双缝干涉图样测定单色光的波长 双缝 屏幕 2.实验原理 相邻明（暗）条纹间距公式: 如何得到相干光？ 实验中需要测量的物理量有哪些？如何测量？ 3.实验器材 光源 滤光片 双缝 遮光筒 毛玻璃 目镜 单缝 透镜 透镜作用：将点光源变成平行光 1. 如图，把长约1m的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏； 2. 取下双缝，打开光源，调节光源高度，使它发出的光沿遮光筒轴线照亮屏(中心在同一高度); 3. 装好单缝和双缝(缝沿竖直方向)，调节透镜，使灯泡在透镜的焦点 光源 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 屏 透镜 重点强调：几个物理量的测量 L的测量：双缝到屏的距离L可以用刻度尺测出。 滤光片 L 的测量：相邻两条亮条纹间的距离 需用测量头测出。测量头通常有两种（如图所示），但都由分划板、目镜、手轮等构成。 第1条x1 第7条x2 5.注意事项 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． 6.误差分析 1. (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． 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． 101.10   562.5 14 例2.现有毛玻璃屏A,双缝B､白光光源C､单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在下图所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长. (1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C､____________､A. E、D、B (2)本实验的实验步骤有: ①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮; ②按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上; ③用米尺测量双缝到屏的距离; ④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离. 在操作步骤②时还应注意________________________________ 和__________________________. 单缝与双缝的间距为5 cm~10 cm 使单缝与双缝相互平行 (3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如下图甲所示.然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时下图乙中手轮上的示数________mm,求得相邻亮纹的间距为Δx为_______mm. 13.870 2.310 (4)已知双缝间距d为2.0×10-4 m,测得双缝到屏的距离l为0.700 m,由计算公式λ= _________ ,求得所测红光波长为_____________nm. 6.6×102 螺旋测微器读数规则：测量值（mm）=固定刻度数（mm）（注意半毫米刻度线是否露出） +可动刻度数（估读到下一位）×0.01（mm） 0 1 2 固定刻度： 每刻度为1毫米 45 0 40 可动刻度：50等分主尺上的0.5毫米，每等分为0.01毫米 半毫米刻度线 3 0 30 20 25 读数： 读数： 游标卡尺读数规则：主尺整毫米数(mm)+与主尺对齐的游标尺上第N根线×精确度(mm) 读数： 读数： 读数： 例3.用如图甲所示的装置来做 “用双缝干涉测量光的波长”的实验。 (1)如图甲所示,光具座放在水平桌面上,安装光源和各光学 元件应保证其中心在　　　　　　;  同一高度 (2)如图乙所示,在实验中,某同学观察到以下图像,即测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,若继续移动目镜观察,将会使测量结果出现偏差,所以需要对仪器进行调整,使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上,下面操作中可行的有　　　;  A.调节拨杆方向 B.其他不动,测量头旋转一定角度 C.其他不动,遮光筒(连同单缝、双缝)旋转一定角度 D.将遮光筒与测量头整体旋转一定角度 BC (3)实验中,选用红色滤光片测量红光的波长,测得双缝间的距离d=2 mm,双缝与屏之间的距离L=0.80 m,通过测量头观察第1条亮条纹的读数为3.645 mm,转动手轮,使分划板向一侧移动,使分划板的中心刻线对齐第6条亮条纹的中心,仪器示数如图丙所示,则其读数为　　　　　　mm,由此求得该红光的波长为　　　　　　m(计算结果保留三位 有效数字);  4.945（4.944~4.946） (4)实验中,若用一块薄玻璃片挡在双缝中的一条缝S2的后面,如丁图所示,则原来在P0处的某个条纹 将　　　　　　(选填“向上移动”“向下移动”或“位置不动”)。  向下移动 解析：若用一块薄玻璃片挡在双缝中的一条缝S2的后面,这条光路的光程增大(破题关键),原光程差为0的点向下移动,即中央明纹下移,相应的干涉图样均下移。 例4．（多选）在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将所用器材按要求安装在如图甲所示的光具座上，然后接通电源使光源正常工作。实验时调节测量头，使分划板中心刻线与一条亮条纹中心对齐，记录为第一条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心线对准第六条亮条纹的中心，记下此时图丙中手轮的示数，已知双缝间距d为1.5×10-4m，双缝到屏的距离L为0.800m，下列说法正确的是（　 　） CD A．用两束单色光A、B分别做干涉实验，若A光的条纹间距比B光的大，则A光折射率更大，在水中的传播速度更大 B．减小实验中的双缝间距，目镜中的条纹数会增加 C．图丁中的亮条纹间距表示正确 D．该单色光的波长约为430nm Lavf58.33.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 Lavf57.41.100 (3)在光屏上得到的干涉图样如图4所示,分划板在图中A位置时游标卡尺(20分度)示数如图5所示,则其读数x1=　 　　　mm;在B位置时游标卡尺示数如图6所示,其读数x2=105.60 mm。  (4)已知该装置中双缝间距d=0.50 mm,双缝到光屏的距离L=0.50 m,则实验中计算波 长的表达式λ=　　 　(用d、L、x1、x2的符号表示),由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为　　　　nm。  $