4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 教参问题链 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理导学案围绕“用双缝干涉测量光的波长”实验展开，引导学生通过实验前分组讨论核心问题，如双缝干涉条纹间距与波长的关系、测量量及器材选择等，衔接光的干涉知识，为实验操作搭建学习支架。 资料以问题链形式贯穿实验全程，从原理分析到操作细节（如凸透镜作用、单缝必要性）引导学生深入思考，有助于培养科学探究能力和科学思维，提升学生实验设计与问题解决能力，符合新课标核心素养要求。

教参问题链（学生版） 选择性必修1 第4章 第4节 实验：用双缝干涉测量光的波长 一、第4节核心问题（实验操作前分组讨论） （一）实验原理 1. 双缝干涉相邻亮条纹的间距和光的波长有怎样的关系？怎样才能得到双缝干涉条纹？ （二）测量方案设计 2. 测量波长需要测量哪些量？可用什么器材测量？ （三）条纹调控 3. 怎样增大（或减小）亮条纹的宽度？哪些是可以改变的，哪些是很难改变的？ 4. 换用不同颜色的滤光片进行实验时，干涉条纹间的距离会怎样变化？ （四）数据记录 5. 实验过程中应记录的数据有哪些？ （五）拓展思考 6. 白光的干涉条纹有什么特点？用白光实验时会存在什么问题？ 二、实验操作中的思考 1. 放在灯泡后的凸透镜的作用是什么？ 2. 为什么一定要在双缝前加一个单缝？ 学科网（北京）股份有限公司 $ 教参问题链（教师版） 选择性必修1 第4章 第4节 实验：用双缝干涉测量光的波长 来源：人教版教师教学用书 一、第4节核心问题链（实验操作前分组讨论） 说明：以下问题来自教参第4节教学片段，要求学生在实验操作前先分组讨论、回答，教师根据回答情况点评后再进行实验。 （一）实验原理 1. 双缝干涉相邻亮条纹的间距和光的波长有怎样的关系？怎样才能得到双缝干涉条纹？ 【参考答案】关系：Δx=(l/d)·λ。得到干涉条纹的方法：让单色光依次通过单缝和双缝，在双缝后面的屏上就能观察到明暗相间的干涉条纹。 【设计意图】回顾理论公式，建立"公式→实验方案"的逻辑链条，体现实验设计的理论依据。 （二）测量方案设计 2. 测量波长需要测量哪些量？可用什么器材测量？ 【参考答案】由λ=(d/l)·Δx可知，需要测量：①双缝到屏的距离l——用刻度尺测量；②相邻两条亮条纹间的距离Δx——用测量头测量；③双缝间距d——已知（仪器标注）。 【设计意图】从公式出发确定测量对象，培养"由理论指导实验"的科学思维。 （三）条纹调控 3. 怎样增大（或减小）亮条纹的宽度？哪些是可以改变的，哪些是很难改变的？ 【参考答案】增大条纹宽度的方法：①增大双缝到屏的距离l；②减小双缝间距d；③换用波长更长的光（如红光）。可以改变的：l、d、λ；很难改变的：双缝加工精度、光源稳定性等。 【设计意图】培养学生对公式中各物理量的"操控意识"，区分可控变量与不可控变量。 4. 换用不同颜色的滤光片进行实验时，干涉条纹间的距离会怎样变化？ 【参考答案】红光波长最长（约700nm），条纹间距最大；紫光波长最短（约400nm），条纹间距最小。换用红色滤光片时条纹变疏，换用蓝色滤光片时条纹变密。 【设计意图】将公式分析与实验预测结合，为后续实验验证做铺垫。 （四）数据记录 5. 实验过程中应记录的数据有哪些？ 【参考答案】应记录：①双缝间距d（已知值）；②双缝到屏的距离l；③n条亮条纹间的总距离a（用于求Δx=a/(n-1)）；④滤光片颜色；⑤多组l和a的测量数据。 【设计意图】规范实验数据记录习惯，强调多次测量减小误差的意识。 （五）拓展思考 6. 白光的干涉条纹有什么特点？用白光实验时会存在什么问题？ 【参考答案】白光干涉条纹特点：中央为白色亮条纹，两侧出现彩色条纹。存在的问题：①各级条纹相互重叠，难以分辨；②无法准确测量某一特定波长的条纹间距；③随着级数增大，彩色条纹逐渐模糊。 【设计意图】拓展到白光情境，培养发散思维，同时加深对"单色光"必要性的理解。 二、实验操作中的追问 说明：以下问题来自教参中对学生实验操作过程中可能产生的疑问的说明。 1. 放在灯泡后的凸透镜的作用是什么？ 【参考答案】凸透镜的作用是使射向单缝的光更集中（会聚），增加单缝处的光照强度，使屏上的干涉条纹更明亮、更清晰。 2. 为什么一定要在双缝前加一个单缝？ 【参考答案】要看到干涉现象，两列光波除了频率相同外，还要有恒定的相位差且振动方向相同。单缝到双缝的距离相等，双缝完全相同，所以从单缝出来的一束光再经双缝分成两束后，能满足"振动相同"的条件，构成相干光源。 三、问题链逻辑主线总结 本节课的问题链遵循以下逻辑主线： 理论回顾（Δx与λ的关系） ↓ 实验方案设计（测什么？用什么测？） ↓ 条纹调控分析（如何改变条纹宽度？） ↓ 数据记录规划（记录哪些数据？） ↓ 动手实验操作（调节装置、观察条纹、读取数据） ↓ 数据处理与误差分析（累积法减小误差） ↓ 拓展思考（白光干涉、不同色光对比） 核心素养对应： • 物理观念：光的波动性、干涉条件的理解 • 科学思维：从理论公式推导实验方案（演绎推理） • 科学探究：实验方案设计、数据测量、误差分析 • 科学态度与责任：精密仪器的规范操作、实事求是的数据记录 学科网（北京）股份有限公司 $