02-第5章 5.2 科学测量：用双缝干涉测光的波长（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理选择性必修第一册（鲁科版）

该高中物理课件聚焦“用双缝干涉测光的波长”实验，围绕光的干涉原理，通过题组设计引导学生从光学元件顺序、条纹间距影响因素等基础问题入手，搭建从理论到实验操作的学习支架，衔接光的干涉知识与实际测量技能。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过基础过关练（如螺旋测微器读数、波长公式推导）和能力提升练（如洛埃德镜实验迁移），培养学生模型建构与数据处理能力。采用问题驱动与真实实验情境，学生能提升实验操作与推理能力，教师可丰富教学案例，优化课堂效果。

第5章 光的干涉、衍射和偏振 第1讲　描述运动的基本概念 基础过关练 第2节　科学测量:用双缝干涉测光的波长 第1讲　描述运动的基本概念 题组一　实验原理与步骤 1.在“用双缝干涉测光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮 光筒、毛玻璃、放大镜,如图所示。   (1)M、N、P三个光学元件依次为______; A.滤光片、单缝、双缝　　　　　B.单缝、滤光片、双缝 C.单缝、双缝、滤光片　　　　　D.滤光片、双缝、单缝 　A     第1讲　描述运动的基本概念 (2)对于某种单色光,为增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离,可采取的方法有_______; A.减小双缝间距离 B.增大双缝间距离 C.减小双缝到屏的距离 D.增大双缝到屏的距离 (3)如果测得双缝与屏的距离为l,双缝间距为d,相邻两条亮条纹中心间的距离为Δy,则计算波长λ的表达 式为λ=___________。      Δy     　AD     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)为了获得单色线光源,光源和透镜的后面应放置滤光片、单缝,光经过双缝后获得相干光源, 故M、N、P这三个光学元件依次是滤光片、单缝和双缝,故选A。 (2)根据双缝干涉条纹间距公式可知,对于某种单色光(λ不变),为增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离,应 该减小双缝间距离或增大双缝到屏的距离,故选A、D。 (3)如果测得双缝与屏的距离为l,双缝间距为d,相邻两条亮条纹中心间的距离为Δy,由双缝干涉条纹间 距公式得λ= Δy。 第1讲　描述运动的基本概念 题组二　实验数据处理 2.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,装置如图1所示。双缝间的距离d=3 mm。   若测定红光的波长,选用红色的滤光片,实验中测得双缝与屏之间的距离为0.70 m,通过测量头(与螺旋 测微器原理相似,手轮转动一周,分划板前进或后退0.500 mm)观察第1条亮条纹的位置如图2甲所示,其 图1 第1讲　描述运动的基本概念 读数为______ mm;观察第5条亮条纹的位置如图2乙所示,其读数为_________mm。则可求出红光的 波长λ=_________________m。   图2     6.86×10-7         0.640         0     第1讲　描述运动的基本概念 解析　题图2甲中读数为a1=0,题图2乙中读数为a2=0.640 mm 所以Δy= =  mm=1.60×10-4 m λ= =  m≈6.86×10-7 m 第1讲　描述运动的基本概念 3.如图甲是利用双缝干涉测某单色光波长的实验装置,测得双缝到毛玻璃屏的距离l为0.2 m、双缝的距离d为0.4 mm,图乙是通过该仪器的观测装置看到的毛玻璃屏上的干涉图样,其中1、2、3、4、5…是亮条纹的编号。图丙、图丁是利用该仪器测光的波长时观察到的情景,图丙是测第1号亮条纹的位置,此时观测装置上千分尺的读数为_____________mm,图丁是测第4号亮条纹的位置,此时观测装置上千分尺的读数为_____________mm。根据上面测出的数据可知,相邻两条亮条纹间的距离Δy= _____________mm,计算波长的表达式为λ=_________,被测光的波长为___________nm。     650         0.325         1.485         0.510     甲 乙 丙 丁 第1讲　描述运动的基本概念 解析    题图丙是测第1号亮条纹的位置,此时千分尺的读数为0.5 mm+0.01×1.0 mm=0.510 mm;题图丁是 测第4号亮条纹的位置,此时千分尺的读数为1 mm+0.01×48.5 mm=1.485 mm;相邻两条亮条纹间的距离 Δy= mm=0.325 mm;根据双缝干涉条纹的间距公式Δy= λ,得λ= ,代入数据得λ=   m=6.5×10-7 m=650 nm。 第1讲　描述运动的基本概念 能力提升练 第2节　科学测量:用双缝干涉测光的波长 第1讲　描述运动的基本概念 题组一　实验原理与数据处理 1.[2025湖北期中]利用双缝干涉测定光的波长的实验装置如图甲所示,测得双缝间距d=0.4 mm,双缝到 光屏的距离l=50.00 cm。实验时,接通电源使光源正常发光,调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条 纹。   (1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,下列方案可行的是______。 A.将单缝向双缝靠近 　B     甲 第1讲　描述运动的基本概念 B.将屏向靠近双缝的方向移动 C.将屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝 (2)某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图乙所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别如图 丙、丁所示。   ①分划板中心刻线在图中A位置时游标卡尺的读数为yA=11.1 mm,在B位置时游标卡尺读数为yB= 第1讲　描述运动的基本概念 _____mm,相邻两条纹间距Δy=____________mm; ②该单色光的波长λ=___________nm; (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,如图戊所示。则在这种情况下测量干 涉条纹的间距Δy时,测量值_______(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。   戊 　大于         600         0.75     15.6     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,则条纹的宽度应减小,根据相邻亮(暗)条纹间的距离公 式Δy= λ可知,可以增大双缝间距离或者减小双缝到屏的距离,故选B。 (2)①在B位置时游标卡尺读数为yB=15 mm+6×0.1 mm=15.6 mm 由图知A、B之间有6条亮条纹,故相邻两条纹间距为Δy= =  mm=0.75 mm ②由公式Δy= λ可得该单色光的波长 λ= Δy= ×0.75×10-3 m=0.6×10-6 m=600 nm (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,如题图所示,则导致测量值Δy偏大。 第1讲　描述运动的基本概念 2.[2024福建宁德福安第一中学期中]用如图所示的装置来做“双缝干涉测量光的波长”的实验。   (1)将实验仪器按要求安装在光具座上,图甲中滤光片的位置以及A、B处应该安装的器材是______; A.滤光片在光源和凸透镜之间,A处为双缝,B处为单缝 　D     第1讲　描述运动的基本概念 B.滤光片在A和B之间,A处为单缝,B处为双缝 C.滤光片在遮光筒内,A处为双缝,B处为单缝 D.滤光片在凸透镜和A之间,A处为单缝,B处为双缝 (2)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,遮光筒旋转一定角度 D.将遮光筒与测量头整体旋转一定角度 　BC     第1讲　描述运动的基本概念 (3)已知双缝间距d=0.20 mm,双缝到毛玻璃屏的距离为l=75.0 cm,如图丙所示,实验时先转动测量头上的 手轮,使与游标卡尺相连的分划线对准图丁所示的第1条亮条纹,此时游标卡尺的读数为x1=0.3 mm,然后 再转动手轮,使分划线向右边移动,直到对准第5条亮条纹,如图丁所示,此时游标卡尺的主尺和游标尺的 位置如图戊所示,则游标卡尺上的读数x2=_______mm。由以上已知数据和测量数据,则该单色光的波长 是________________m。     6.2×10-7         9.6     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)为获取两个单色光源,A处应为单缝、B处应为双缝,滤光片安装在凸透镜和A之间,故选D。 (2)因为有清晰的干涉图样,所以不用调节拨杆方向,故A错误;分划板中心线与干涉条纹不平行,所以应 调节测量头或遮光筒使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上,所以其他不动,将测量头旋转一个较 小角度;或者其他不动,将遮光筒旋转一个较小角度,故B、C正确,D错误。 (3)游标卡尺上的读数为x2=9 mm+6×0.1 mm=9.6 mm。 根据干涉条纹间距公式Δy=l 得λ= =  m=6.2×10-7 m。 第1讲　描述运动的基本概念 题组二　实验原理的迁移与创新 3.某同学在实验室找到了一台陈旧的激光器,铭牌已模糊不清,为了测出该激光器发出的光的波长,他在 实验室中进行了以下操作: a.将双缝放置在到墙面距离恰好是5块完整地面砖长度之和的位置; b.用激光器照射双缝,在墙面上得到了如图所示的清晰的干涉条纹。(图中亮条纹已编号) 第1讲　描述运动的基本概念 (1)图中第五条亮条纹中心位置的读数为_________cm,相邻两干涉条纹间距为________cm; (2)已知双缝间的距离d=0.10 mm,实验室的地面由80 cm×80 cm的地面砖铺成,则该激光器发出光的波 长为________________m(结果保留2位有效数字)。     6.2×10-7         2.49         10.55     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)刻度尺的分度值为1 mm,根据刻度尺的读数规则读数,题图中第五条亮条纹中心位置的读数 为y5=10.55 cm。第一条亮条纹中心位置的读数为y1=0.58 cm,则相邻两干涉条纹间距Δy= ≈2.49 cm。 (2)已知双缝间的距离d=0.10 mm=0.000 1 m,双缝到墙面的距离l=5×80 cm=400 cm=4 m,根据干涉条纹 间距公式Δy= λ,代入数据解得波长λ≈6.2×10-7 m。 第1讲　描述运动的基本概念 4.[2024湖北武汉第十一中学月考]洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示, 单色光从单缝S射出,一部分入射到平面镜后反射到光屏上,另一部分直接投射到屏上,在屏上两光束交 叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是S'。   (1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹,这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如 果S被视为其中的一个缝,___________________相当于另一个“缝”。 (2)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h=0.15 mm,到光屏的距离D=1.2 m,观测到第3条亮条纹中心 　S经平面镜成的像S'     第1讲　描述运动的基本概念 到第12条亮条纹中心的间距为22.78 mm,则该单色光的波长λ=_________________m(结果保留3位有效数 字)。 (3)以下操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离的是_______。(填选项前的字母) A.将平面镜稍向上移动一些 B.将平面镜稍向右移动一些 C.将光屏稍向右移动一些 D.将光源由红色光改为绿色光 (4)光从光疏介质射向光密介质在界面处发生反射,在入射角接近90°时,反射光与入射光相比,相位有π 的变化,称为“半波损失”。如果把光屏移动到和平面镜接触,接触点P处是________(选填“亮条 纹”或“暗条纹”)。 　暗条纹     　AC         6.33×10-7     第1讲　描述运动的基本概念 解析　    (1)如果S被视为双缝中的一个缝,S经平面镜成的像S'相当于另一个“缝”。 (2)第3条亮条纹中心到第12条亮条纹中心的距离为22.78 mm,则相邻两条亮条纹间距Δy=  m ≈2.53×10-3 m。等效双缝间的距离d=2h=0.30 mm=3.0×10-4 m,根据双缝干涉条纹间距公式Δy= λ,得λ=  =  m≈6.33×10-7 m。 (3)根据双缝干涉条纹间距公式可得Δy= λ,可知增大D或减小h或增大波长λ,都能够增大光屏上相邻 两条亮纹之间的距离,故选A、C。 (4)如果把光屏移动到和平面镜接触,入射角接近90°,反射光与入射光相比相位有π的变化,即半波损失, 所以接触点P处是暗条纹。 第1讲　描述运动的基本概念 $