第四章 5 实验：用双缝干涉测量光的波长（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（教科版）

该高中物理课件聚焦“用双缝干涉测量光的波长”实验，系统涵盖实验原理（Δx=λL/d）、器材使用、步骤及数据处理，通过螺旋测微器读数方法与实验操作流程搭建学习支架，衔接光的波动性前序知识。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，设置误差分析（如多次测量减小误差）、讨论交流（解释测n条条纹间距原因）及高考真题练习，培养学生实验操作与数据处理能力，教师可借助系统资源提升教学效率。

第 四 章 实验：用双缝干涉测量光的波长 5 1.掌握用双缝干涉测量光的波长的原理和方法。 2.掌握螺旋测微器的读数方法。 3.会用公式Δx=λ进行数据处理求光的波长。 学习目标 一、实验原理 1.干涉条纹和光的波长之间的关系 若设双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，光的波长为λ，当l≫d时，则双 缝干涉中相邻两条亮条纹(或暗条纹)的间距为Δx=____。 λ 2.实验设计 双缝干涉的实验装置如图所示，图中光源发出的白光通过透镜把单缝照亮，单缝相当于一个 ，它又把双缝照亮，通过双缝的两束光产生_____，在屏上出现彩色干涉条纹，为了测量单色光的波长，可在单缝前加上 获得单色光，在屏上将出现明暗相间的干涉条纹，若已知双缝到屏的距离l、双缝的间距d，再通过调节目镜和测量头测出相邻亮条 纹(或暗条纹)之间的距离Δx，可由λ=_____得出单色光的波长。 线光源 干涉 滤光片 Δx 二、实验器材 光具座、双缝干涉仪(由光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、拨杆、遮光管、毛玻璃屏、测量头等组成)、学生电源。 三、相关物理量的测量 1.d为双缝中心的距离，其数值刻在双缝座上。 2.l为双缝至光屏(即分划板)之间的距离。当遮光管未接长管时，l=600 mm；当遮光管接上长管后，l=700 mm。 3.Δx的测量：相邻两条亮条纹间的距离Δx用 测出(如图甲)。 (1)测量头的构成： 、目镜、手轮等。 (2)使用： ①使分划板的中心刻线与某一条(记为第1条) 亮条纹的中心对齐(如图乙)，记下此时手轮 上的读数x1。 ②转动测量头。使分划板中心刻线与第n条亮 条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数x2。 ③相邻两条亮条纹间的距离Δx=______。 测量头 分划板 四、实验步骤 1.把遮光管架在支架环上，其轴线与光具座的导轨基本平行。 2.在遮光管的一端装上双缝，并转动双缝座，使双缝与水平面垂直。再装好单缝管，使单缝与双缝平行。 3.调整灯泡高度，使灯泡灯丝及透镜中心与单缝中心等高。灯丝与单缝之间的距离约为25 cm。 4.在遮光管的另一端装上测量头，观察白光的干涉条纹。 5.在单缝前面加上红色或绿色滤光片，观察红黑相间或绿黑相间的清晰的干涉条纹。 6.先移动测量头上的手轮，把分划线对准最左边的一条干涉亮条纹(或者暗条纹)，并记下它在游标卡尺上的读数x1，然后转动手轮，把分划线移向右边，并对准第n条(一般可取7左右)干涉亮条纹(或暗条纹)。这时游标 卡尺的读数为xn，则相邻两条亮条纹(或暗条纹)之间的距离为Δx=_______ 待测的光波波长为λ==________。 7.改变双缝中心距离d，重复上面的步骤，再测一次。 · 五、误差分析 1.误差来源 (1)利用刻度尺和测量头测距离，读数时会存在误差。 (2)单缝、双缝没有严格平行，其中心没有位于遮光管的轴线上。 (3)单缝到双缝的两个缝的距离没有严格相等。 2.减小误差的方法 (1)用刻度尺测量光屏到双缝的距离时多次测量求平均值，测量n条亮条纹(或暗条纹)之间的间距时，n的取值可以适当大一些，多次测量求平均值。 (2)尽量把单缝、双缝调平行，调节单缝到双缝的两个缝的距离相等，使单缝、双缝中心大致位于遮光管的轴线上。 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.光源灯丝最好是线状灯丝，与单缝平行且靠近。 4.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，并使单缝与双缝平行且竖直。 5.调节时应注意：如果照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头、遮光管的中心轴线不在同一直线上。如果干涉条纹不清晰，主要是因为单缝与双缝不平行。 6.测量头在使用时应使中心刻线对应着亮条纹的中心。 7.转动手轮进行测量时，一次测量中不要反向旋转。 为什么不直接测量Δx，而要测量n条条纹的间距？ 讨论交流 答案　由于光的波长很小，实验中条纹宽度很小，无法直接测出一条条纹的宽度，只能先测出n条条纹间距，再求相邻条纹间的距离。 　(2024·泸州市高二期末)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示。 (1)单缝宽度为h，双缝间距为d，双缝与屏 例1 距离为L，当采取下列数据时，在光屏上观察到干涉条纹清晰可辨度最高的是　　。  A.h=10 mm，d=2 mm，L=10 cm B.h=10 mm，d=10 mm，L=70 cm C.h=1 mm，d=2 mm，L=70 cm C 本实验单缝必须形成线光源，所以h应尽量小，再根据双缝干涉条纹间 距公式Δx=λ可知，d越小，L越大，条纹间距越大，越清晰，故选C。 (2)为了使射向单缝的光更集中，图甲中仪器A是　　　　(选填“凹透镜”或“凸透镜”)。  凸透镜 由于凸透镜有会聚作用，所以为了使射向单缝的光更集中，题图甲中仪器A是凸透镜。 d1，双缝间距为d2，由以上物理量求得所测单色光的波长为__________ (选择其中的已知物理量符号表示)。  (3)通过调整，某同学从目镜中看到干涉图像如图乙，当她将中心刻线对准M处的亮条纹中心时，测量头游标卡尺读数为x1，当移至N处亮条纹中心时，测量头游标卡尺读数为x2，已知单缝与双缝的距离为L1，双缝与屏的距离为L2，单缝宽为 根据双缝干涉条纹间距公式可得λ=Δx，Δx=，所以λ=。 　(2024·资阳市高二月考)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示。 (1)以线状白炽灯为光源，对实验装置进 例2 行了调节并观察实验现象后，总结出以下几点： A.灯丝和单缝及双缝必须平行放置 B.干涉条纹与双缝垂直 C.干涉条纹疏密程度与单缝宽度有关 D.干涉条纹间距与光的波长有关 以上几点中你认为正确的是　　。  AD 为使屏上的干涉条纹清晰，灯丝和单缝及双缝必须平行放置，A正确； 干涉条纹与双缝平行，B错误； 由干涉条纹间距公式Δx=λ可知，干涉条纹疏密程度与光的波长、双缝到屏的距离以及双缝的间距有关，与单缝宽度无关，C错误，D正确。 (2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某干涉条纹线时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为　　　 mm。  0.703 由题图乙所示可知，该读数为0.5 mm+20.3×0.01 mm=0.703 mm。 (3)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，如图丙所示。则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。  大于 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，如题图丙所示，由几何关系可知，测量头中的读数大于条纹间的实际距离，则条纹间距Δx的测量值大于实际值。 课时对点练 题号 1 2 3 4 答案 AC AC (1)分划板中心线　(2)B　(3)C (1)BC　(2)1.61　(3)5.37×10-7 题号 5 6 答案 (1)C　(2)①10.10　19.25　②1.525　③4.4×10-7 (1)D　(2)13.870　(3)　(4)2 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 1.(多选)(2024·绵阳市高二月考)物理学家托马斯·杨巧妙地解决了相干光源问题，第一次在实验室观察到了光的干涉现象。如图为实验装置简图，M为竖直线状光源，N和O均为有狭缝的遮光屏，P为像屏。现有四种刻有不同狭缝的遮光屏，实验时正确的选择是 A.N应选用遮光屏1 B.N应选用遮光屏3 C.O应选用遮光屏2 D.O应选用遮光屏4 √ 1 2 3 4 5 6 答案 √ 23 在双缝干涉实验中，光线要先通过单缝，再通过双缝，形成相干光源，且线光源应和单缝、双缝均平行，因此N应选用遮光屏1，O应选用遮光屏2，故选项A、C正确。 1 2 3 4 5 6 答案 2.(多选)某同学在做双缝干涉实验时，按装置图安装好实验装置，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于 A.光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大 B.没有安装滤光片 C.单缝与双缝不平行 D.光源发出的光束太强 √ 1 2 3 4 5 6 答案 √ 1 2 3 4 5 6 答案 安装实验器材时要注意：光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合，光源与光屏正面相对，滤光片、单缝和双缝中心位置在遮光筒轴线上，单缝与双缝要相互平行，才能使实验成功，与是否安装滤光片无关，当然还要使光源发出的光束不要太暗，故选项A、C正确。 3.某同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，所用的装置如图所示。 (1)在通过目镜观察干涉条纹，转动测量头上的手轮时，在视野中看到的是　　　　　　　(选填“干涉条纹”或“分划板中心线”)在移动。  1 2 3 4 5 6 答案 分划板中心线 在通过目镜观察干涉条纹，转动测量头上的手轮时，在视野中看到的是分划板中心线在移动。 (2)用测量头测量相邻亮条纹间的距离Δx时，分划板中心线对准的位置应该是　。  A.暗条纹的中心 B.亮条纹的中心 C.亮条纹的边缘 D.任意位置 1 2 3 4 5 6 答案 B 用测量头测量相邻亮条纹间的距离Δx时，分划板中心线对准的位置应该是亮条纹的中心。故选B。 (3)测量相邻红色亮条纹间的距离时，转动手轮，使分划板中心线移过的条纹的个数，较为合适的是　　。  A.1条　　　B.2条　　　C.5条　　　D.20条 1 2 3 4 5 6 答案 C 测量相邻红色亮条纹间的距离时，为了减小误差，转动手轮，使分划板中心线移过的条纹的个数不能太多也不能太少，较为合适的是5条。故选C。 1 2 3 4 5 6 答案 4.(2024·南充市高二月考)(1)如图甲所示是用双缝干涉测量光波波长的实验设备示意图，图中①是光源、②是滤光片、③是单缝、④是双缝、⑤是光屏。下列操作能增大光屏上相邻两亮条纹之间距离的是　　　。  A.增大③和④之间的距离 B.增大④和⑤之间的距离 C.将绿色滤光片改成红色滤光片 D.增大双缝之间的距离 BC 由Δx=λ可知相邻两亮条纹之间的距离与单缝和双缝之间的距离无关，故A错误； 增大④和⑤之间的距离即是增大l，Δx增大，故B正确； 红光的波长大于绿光的波长，将绿色滤光片改成红色滤光片可以增大相邻两亮条纹的间距，故C正确； 增大双缝之间的距离，Δx减小，故D错误。 1 2 3 4 5 6 答案 (2)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹，读出手轮的读数如图乙所示。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹，读出手轮的读数如图丙所示。则相邻两亮条纹的间距是____ mm(结果保留三位有效数字)。  1.61 题图乙读数是x1=0+4.5×0.01 mm=0.045 mm，题图丙读数是x2=14.5 mm　+3.7×0.01 mm=14.537 mm，相邻两亮条纹间距是Δx=≈1.61 mm。 1 2 3 4 5 6 答案 1 2 3 4 5 6 答案 (3)在(2)前提下，如果已经量得双缝的间距是0.30 mm，双缝和光屏之间的距离是900 mm，则待测光的波长是　　　　　　 m(结果保留三位有效数字)。  5.37×10-7 待测光波长λ=≈5.37×10-7 m。 1 2 3 4 5 6 答案 5.(2024·德阳市高二月考)某实验小组利用如图甲所示的装置完成“用双缝干涉测量光的波长”实验，双缝之间的距离d=0.20 mm，双缝到 光屏间的距离l=70 cm。 (1)实验时观察到干涉条纹比较模糊，要使条纹变得清晰，以下做法正确的是　　　。  A.旋转测量头 B.移动光源 C.调节拨杆使单缝与双缝平行 D.左右转动透镜 C 若单缝与双缝不平行，则单缝上不同点发出的光在通过双缝后形成的干涉条纹将不在相应的位置重合，造成干涉条纹模糊，所以应调节拨杆使单缝与双缝平行，故选C。 1 2 3 4 5 6 答案 1 2 3 4 5 6 答案 (2)正确调节后，转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐亮条纹(图乙中黑色条纹)的中心，分划板在图乙中A、B位置时游标卡尺读数如图 丙所示。 ①分划板在图丙中A位置时游标卡尺的读数为xA=　　　 mm，在B位置时游标卡尺读数为xB=　　　 mm。 10.10 19.25 在A位置时游标卡尺的读数为 xA=1 cm+0.05 mm×2=10.10 mm 在B位置时游标卡尺读数为 xB=1.9 cm+0.05 mm×5=19.25 mm 1 2 3 4 5 6 答案 1 2 3 4 5 6 答案 ②相邻两条亮条纹间距Δx=______ mm。  1.525 A位置和B位置之间的间距为 x=xB-xA=9.15 mm A、B之间(包括A、B位置)有7条亮条纹，故相邻两条亮条纹之间的间距为Δx==1.525 mm 1 2 3 4 5 6 答案 ③根据以上数据可得出光的波长λ= 　　 　 m(保留两位有效数字)。  4.4×10-7 根据公式Δx=λ，可知所测光的波长为λ== m≈4.4× 10-7 m。 1 2 3 4 5 6 答案 6.(2024·广安市广安友实学校高二月考)在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。 (1)下列说法中正确的是　　。  A.滤光片应置于单缝与双缝之间 B.拨杆的作用是为了调节缝的宽度 C.仅增大单缝与双缝间距，干涉条纹变密 D.仅增大双缝与毛玻璃屏间距，干涉条纹变疏 D “用双缝干涉测光的波长”的实验中滤光片应放在透镜和单缝之间，故A错误； 该实验中拨杆的作用是为了调节单缝与双缝平行，使屏上呈现清晰的干涉条纹，故B错误； 增大单缝与双缝间距时干涉条纹的疏密不变，故C错误； 根据条纹间距的表达式Δx=λ，可知增大双缝与毛玻璃屏间距，条纹间 距变大，干涉条纹变疏，故D正确。 1 2 3 4 5 6 答案 1 2 3 4 5 6 答案 (2)将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上螺旋测微器示数如图甲所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数为　　　 mm。  13.870 题图乙中手轮上的示数为13.5 mm+37.0×0.01 mm=13.870 mm 1 2 3 4 5 6 答案 (3)设图甲、乙的读数分别为x1和x2。则两相邻亮条纹间距Δx=　　　(用所给物理量的符号表示)。  　 第1条亮条纹到第6条亮条纹之间有5个相邻亮条纹间距，所以相邻亮条 纹间距为Δx=。 1 2 3 4 5 6 答案 (4)若将该实验装置全部浸入到某种绝缘透明均匀介质中做相同的实验，发现两相邻亮条纹中央之间的距离变为原来的一半，则该透明介质的折射率n=　　。  2 根据条纹间距的表达式，在空气中有Δx1=，在介质中λ'==，所以在介质中Δx2==， 由此可得=n=2。 1 2 3 4 5 6 答案 第 四 章 本课结束 $