4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 （教学设计）物理人教版选择性必修第一册

该高中物理教学设计聚焦“用双缝干涉测量光的波长”核心实验，课堂导入通过“最精密的尺子”提问，联系千分尺精度引出光波长测量，引导学生结合已有知识设计实验方案，搭建前后知识衔接的学习支架。 该资料以核心素养为导向，科学探究环节通过小组动手组装调试实验装置、测量多条亮纹总宽度求平均间距，培养仪器操作与数据处理能力。科学思维上构建“光源-单缝-双缝-光屏”光路模型，推导条纹间距公式并分析误差来源，如单缝双缝不平行的影响。助力学生提升实验探究与推理能力，为教师提供完整教学流程与实例，高效落实教学目标。

4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 （教学设计） 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 教学 目标 物理观念 依托双缝干涉理想化模型，理解双缝干涉的产生条件；知道相干光源的要求，认识双缝干涉条纹的分布特征；明白条纹间距会受光的波长、双缝到光屏距离、双缝之间距离这几个因素影响；能够区分单缝衍射、双缝干涉的条纹特点，会用光的干涉观念解释白光双缝干涉出现彩色条纹的现象，为光的波动性建立认知。 科学思维 构建 “光源‑单缝‑双缝‑遮光筒‑光屏” 光路模型；运用模型推理，分析双缝间距、双缝到光屏距离发生改变时，干涉条纹间距如何随之变化；结合几何关系梳理条纹间距的推导逻辑；利用数形结合的思想，通过测量多条亮纹的总宽度，求取单条相邻亮纹的平均间距；通过对比分析，辨析干涉条纹与衍射条纹的差异；借助模型开展抽象推理、逻辑辨析，能够根据实验测得的几组数据估算光的波长，锻炼利用物理模型处理实验测量问题的推理能力。 科学探究 以小组形式开展双缝干涉测光的波长动手探究实验；利用光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、测量头、刻度尺，组装调试整套实验装置，观察单色光产生的双缝干涉条纹；调节单缝、双缝，保证二者相互平行，观察条纹清晰度的变化；多次测量多条亮纹的总宽度，算出相邻亮纹之间的距离；测量双缝到光屏之间的距离，读取仪器标注的双缝间距，代入规律估测光的波长；排查单缝双缝不平行、装置漏光、测量头读数偏差带来的实验误差；记录实验现象与实验数据，归纳实验操作注意事项，提升仪器组装、现象观察、数据处理、误差分析的探究能力。 科学态度 与责任 完整经历仪器组装、现象观察、数据估测、规律归纳、误差分析完整流程；体会理想化光路模型在双缝干涉实验中的作用；理性看待仪器缺陷、读数偏差带来的现象与数据偏差，理解多次测量能够减小实验误差，养成尊重客观实验事实、严谨求实的科学习惯；了解双缝干涉测波长在光学检测、精密测量场景当中的应用；感受光的波动性对于科学测量的价值，建立物理实验服务科学研究的意识。 教学重难点 教学重点：掌握双缝干涉的产生条件，认识干涉条纹的分布特点，知道影响条纹间距的相关因素。能够规范完成实验装置组装与调试，正确进行实验操作、读取实验数据，会处理多条条纹的测量数据。 教学难点：准确调试出清晰的干涉条纹，能够分析实验过程中的各类误差来源，区分干涉与衍射的条纹现象。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 同学们，你见过最精密的尺子是什么？可能是千分尺，千分尺的精确度可以达到10-5m,你知道，可光的波长比这个还有小的很多，光的波长是怎样被测量出来的，你能根据之前学习过的知识设计实验方案吗？ 学生回答问题并设计自己的实验思路。 新课讲授 一、全反射 （一）实验思路 展示公式，让学生提出：由双缝干涉亮（暗）纹间距的公式 总结学生回答：由公式 可知，在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；l是双缝到屏的距离，可以测出，那么，只要测出相邻两明条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx，即可由公式 计算 学生根据公式提出实验思路 学生回答问题，回答该实验需要测量的物理量。 学生在老师引导下提出测量的方法 新课讲授 二、物理量的测量 （1） 实验器材 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． （2） 物理量的测量 为了达到目标，该实验需要测量那些物理量，怎么测量物理量？ 在学生总结基础上：根据 可知，本实验需要测量的物理量是双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 （双缝间的距离 d 已知）。具体操作如下。 l 的测量：双缝到屏的距离 l 可以用刻度尺测出。 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。 如何测量？ 转动手轮，分划板会左右移动。测量时，应使分划板的中心刻线与条纹的中心对齐（如图所示），记下此时手轮上的读数。然后转动测量头，使分划板中心刻线与另一条纹的中心对齐，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。 提问：由于条纹间距宽度较小，如何优化设计？ 为了减小测量误差，可测多个亮条纹间的距离，再求出相邻两个条纹间的距离。例如，可测出 n 个亮条纹间的距离 a，再求出相邻两个亮条 学生回答问题，回答该实验需要测量的物理量。 学生在老师引导下提出测量的方法 新课讲授 三、数据分析 （1） 数据分析 提问：如何分析得出结论？ 设计表格记录实验数据。d 是已知的，l 和 n 条亮条纹间的距离 a 是直接测量值。 哪些因素会导致实验有误差？ 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． 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． (3)测量多条亮条纹间距离时读数不准确． 学生学会数据分析 学生回答实验误差的影响因素。 新课讲授 四、实验方案 （一）实验方案 请根据上述分析设计实验方案，并与其他同学交流？ 1.将光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示： 滤光片 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，使灯丝的像成在单缝上，调节单、双缝，使缝平行，这时在屏上会看到白光的干涉图样； 4.在单缝和光源间放上红色滤光片，观察红光干涉图样； 5.调节测量头，使分划板中心刻线与左端某条(记为第1条)亮纹中心对齐，记下此时测量头刻度x1，将测量头朝右端移动，记下第 n 条亮纹中心位置x2；则第1条亮纹与第n条亮纹中心间距为a=x2-x1，则相邻亮纹间距为：。 上述实验方案在操作过程中注意哪些事项？ 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． 例1　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 (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；  (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 (4)若测量头中观察到的图样如图丙所示，则波长的测量值　　　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。  例2　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，使之更靠近光传感器，则干涉条纹间距不变 D.减小双缝间距，干涉条纹间距也减小 (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”)。  学生设计实验方案并与其他同学交流。 学生回答实验注意事 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1.如图甲所示是双缝干涉测光的波长的实验装置． (1)用如图甲所示的实验装置观察双缝干涉图样，用的是红色滤光片，在毛玻璃屏上可以看到红色干涉条纹，若要增加从目镜中观察到的条纹个数，可以________；（填选项前字母） A．仅将双缝与光屏之间的距离减小少许 B．仅将单缝与双缝间距增大少许 C．仅将双缝间的距离减小少许 D．仅将红色滤光片换成绿光滤光片 (2)某次实验测得双缝间距d＝0.5 mm，双缝与光屏间距离L＝0.500 m，用某种单色光照射双缝得到干涉图样如图乙，分划板在图乙中A位置时游标卡尺读数为11.1 mm，B位置时游标卡尺读数如图丙所示，则B位置的游标卡尺读数为________ mm，单色光的波长为________ m(结果保留三位有效数字)． 2.用普通小灯泡作为光源完成“用双缝干涉测光的波长”实验，首先将实验仪器按图甲方式安装在光具座上。 （1）下列做法中，有助于减小实验误差的操作为        ； A．将单缝拆下 B．将单缝与双缝的位置互换 C．增大单缝与双缝间的距离 D．一次测出多条亮条纹间的距离，再算出相邻亮条纹间距 （2）某同学选用红色滤光片进行测量，使测量头分划板中心刻线与某一亮条纹A的中心对齐，此时测量头上的游标卡尺如图乙所示，其读数x1=      mm。然后转动手轮，使分划板中心刻线与另一亮条纹B的中心对齐，此时游标卡尺的读数为x2（x2>x1），已知条纹A、B间还有4条亮条纹，则相邻两亮条纹的间距为      （用x1和x2表示）。 （3）若相邻两亮条纹的间距记为Δx，双缝间距、屏与双缝间的距离分别记为d和l，则测量得到的单色光波长λ=      （用Δx、d和l表示）。 （4）该同学仅将红色滤光片换成紫色滤光片，则在目镜中观察到的条纹数目      （填“增加”、“减少”或“不变”）。 3.（2025-2026·浙江绍兴高二下期末）某同学利用双缝干涉实验来测量某种单色光的波长，实验装置如图1所示。 (1) 关于光具座上放置的光学元件，下列说法正确的是                  (多选)。 A.①②③④分别对应的仪器是凸透镜、滤光片、单缝和双缝 B.②的作用是获得单色光，若取走②将无法看到干涉条纹 C.单缝和双缝应该均与水平方向平行放置 D.若将灯泡换成激光光源，去掉①②③，仍可以观察到干涉条纹 (2) 若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可                  。 A.转动测量头 B.将红色滤光片换成绿色滤光片 C.使用间距更小的双缝 D.减小透镜与单缝的距离 (3) 若视野中背景较亮但条纹不够清晰，应该调节如图所示的拨杆，下列关于拨杆安装方式和操作正确的是                  。 A.拨杆处丫字叉套在单缝所在处的支柱上并为轴，手持拨杆的端，通过左右(沿视角)拨动来调节小孔套住的双缝 B.拨杆处小孔套在双缝所在处的支柱上并为轴，手持拨杆的端，通过手的左右(沿视角)拨动来调节丫字叉套住的单缝 C.拨杆处小孔套在双缝所在处的支柱上并为轴，手持拨杆的端，通过手的上下(沿视角)拨动来调节丫字叉套住的单缝 (4)该同学调整手轮后，观察到的干涉条纹如图2(a)所示，分划线中心刻线对准第3亮条纹的中心，此时游标卡尺的读数为；接着再转动手轮，使分划线中心刻线对准第9亮纹中心，看到的干涉条纹如图2(b)所示，此时游标卡尺的读数如图3所示，其读数为                  ，已知双缝间距为，单缝与双缝间的距离为，光屏与双缝间的距离为。则入射的单色光波长的计算表达式为                  (用题中字母表示)。 4.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，单缝到光屏的距离D＝1.2 m，观测到第3个亮条纹中心到第12个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)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离________； 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)实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射，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”) 5.（2024-2025·浙江宁波高二下期末）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中。 (1) 图1为依次安装该实验装置三个器材时的图示，a、b、c箭头所指器材依次为_______________ A.单缝、双缝、滤光片 B.滤光片、单缝、双缝 C.双缝、单缝、滤光片 (2) 图2中对条纹的间距Δx表示正确的是_______________(选“A”或“B”) (3) 在(2)中正确操作并读取数据后，通过测量得到条纹间距的数量级为_______________ A.10−1m B.10−3m C.10−5m D.10−7m (4) 如图3所示为“用光传感器做双缝干涉的实验”的实验装置图，轨道的左侧是激光光源，中间是刻有双缝的挡光座，右侧是光传感器。实验中只改变双缝之间的距离，其他不变，在电脑上得到图4和图5两种干涉图样。则_______________ A.图4对应的双缝之间的距离比图5的大 B.图5对应的双缝之间的距离比图4的大 板 书 设 计 课 堂 小 结 作 业 布 置 1. 完成课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步作业 教 学 反 思 在本次实验教学中，我觉得以下几个方面值得反思和改进： 实验准备阶段：我在实验前应该更加详细地为学生讲解双缝干涉的原理和实验操作步骤，确保学生能够充分理解实验要求和操作方法。同时，我还应该为学生提供更加完善的实验设备和测量工具，以提高实验的准确性和可靠性。 实验操作阶段：在实验过程中，我应该更加关注学生的操作规范和实验安全。对于一些操作难度较大的步骤，我应该亲自示范并指导学生进行操作。同时，我还应该提醒学生注意观察实验现象并及时记录数据。 数据处理阶段：在实验结束后，我应该引导学生更加深入地分析和讨论实验结果。除了计算波长外，还可以引导学生探究干涉条纹的分布规律、分析误差来源等。此外，我还应该为学生提供更加多样化的数据处理和分析方法，以提高他们的数据处理能力。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 （教学设计） 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 教学 目标 物理观念 依托双缝干涉理想化模型，理解双缝干涉的产生条件；知道相干光源的要求，认识双缝干涉条纹的分布特征；明白条纹间距会受光的波长、双缝到光屏距离、双缝之间距离这几个因素影响；能够区分单缝衍射、双缝干涉的条纹特点，会用光的干涉观念解释白光双缝干涉出现彩色条纹的现象，为光的波动性建立认知。 科学思维 构建 “光源‑单缝‑双缝‑遮光筒‑光屏” 光路模型；运用模型推理，分析双缝间距、双缝到光屏距离发生改变时，干涉条纹间距如何随之变化；结合几何关系梳理条纹间距的推导逻辑；利用数形结合的思想，通过测量多条亮纹的总宽度，求取单条相邻亮纹的平均间距；通过对比分析，辨析干涉条纹与衍射条纹的差异；借助模型开展抽象推理、逻辑辨析，能够根据实验测得的几组数据估算光的波长，锻炼利用物理模型处理实验测量问题的推理能力。 科学探究 以小组形式开展双缝干涉测光的波长动手探究实验；利用光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、测量头、刻度尺，组装调试整套实验装置，观察单色光产生的双缝干涉条纹；调节单缝、双缝，保证二者相互平行，观察条纹清晰度的变化；多次测量多条亮纹的总宽度，算出相邻亮纹之间的距离；测量双缝到光屏之间的距离，读取仪器标注的双缝间距，代入规律估测光的波长；排查单缝双缝不平行、装置漏光、测量头读数偏差带来的实验误差；记录实验现象与实验数据，归纳实验操作注意事项，提升仪器组装、现象观察、数据处理、误差分析的探究能力。 科学态度 与责任 完整经历仪器组装、现象观察、数据估测、规律归纳、误差分析完整流程；体会理想化光路模型在双缝干涉实验中的作用；理性看待仪器缺陷、读数偏差带来的现象与数据偏差，理解多次测量能够减小实验误差，养成尊重客观实验事实、严谨求实的科学习惯；了解双缝干涉测波长在光学检测、精密测量场景当中的应用；感受光的波动性对于科学测量的价值，建立物理实验服务科学研究的意识。 教学重难点 教学重点：掌握双缝干涉的产生条件，认识干涉条纹的分布特点，知道影响条纹间距的相关因素。能够规范完成实验装置组装与调试，正确进行实验操作、读取实验数据，会处理多条条纹的测量数据。 教学难点：准确调试出清晰的干涉条纹，能够分析实验过程中的各类误差来源，区分干涉与衍射的条纹现象。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 同学们，你见过最精密的尺子是什么？可能是千分尺，千分尺的精确度可以达到10-5m,你知道，可光的波长比这个还有小的很多，光的波长是怎样被测量出来的，你能根据之前学习过的知识设计实验方案吗？ 学生回答问题并设计自己的实验思路。 新课讲授 一、全反射 （一）实验思路 展示公式，让学生提出：由双缝干涉亮（暗）纹间距的公式 总结学生回答：由公式 可知，在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；l是双缝到屏的距离，可以测出，那么，只要测出相邻两明条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx，即可由公式 计算 学生根据公式提出实验思路 学生回答问题，回答该实验需要测量的物理量。 学生在老师引导下提出测量的方法 新课讲授 二、物理量的测量 （1） 实验器材 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． （2） 物理量的测量 为了达到目标，该实验需要测量那些物理量，怎么测量物理量？ 在学生总结基础上：根据 可知，本实验需要测量的物理量是双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 （双缝间的距离 d 已知）。具体操作如下。 l 的测量：双缝到屏的距离 l 可以用刻度尺测出。 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。 如何测量？ 转动手轮，分划板会左右移动。测量时，应使分划板的中心刻线与条纹的中心对齐（如图所示），记下此时手轮上的读数。然后转动测量头，使分划板中心刻线与另一条纹的中心对齐，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。 提问：由于条纹间距宽度较小，如何优化设计？ 为了减小测量误差，可测多个亮条纹间的距离，再求出相邻两个条纹间的距离。例如，可测出 n 个亮条纹间的距离 a，再求出相邻两个亮条 学生回答问题，回答该实验需要测量的物理量。 学生在老师引导下提出测量的方法 新课讲授 三、数据分析 （1） 数据分析 提问：如何分析得出结论？ 设计表格记录实验数据。d 是已知的，l 和 n 条亮条纹间的距离 a 是直接测量值。 哪些因素会导致实验有误差？ 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． 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． (3)测量多条亮条纹间距离时读数不准确． 学生学会数据分析 学生回答实验误差的影响因素。 新课讲授 四、实验方案 （一）实验方案 请根据上述分析设计实验方案，并与其他同学交流？ 1.将光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示： 滤光片 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，使灯丝的像成在单缝上，调节单、双缝，使缝平行，这时在屏上会看到白光的干涉图样； 4.在单缝和光源间放上红色滤光片，观察红光干涉图样； 5.调节测量头，使分划板中心刻线与左端某条(记为第1条)亮纹中心对齐，记下此时测量头刻度x1，将测量头朝右端移动，记下第 n 条亮纹中心位置x2；则第1条亮纹与第n条亮纹中心间距为a=x2-x1，则相邻亮纹间距为：。 上述实验方案在操作过程中注意哪些事项？ 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． 例1　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 (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；  (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 (4)若测量头中观察到的图样如图丙所示，则波长的测量值　　　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。  【答案】　(1)AC　(2)10.330　660　(3)C　(4)大于 【解析】　(1)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，所以题图甲中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。 (2)螺旋测微器的精确度为0.01 mm， 通过格数估读到0.001 mm， 则读数为 10 mm+33.0×0.01 mm=10.330 mm。 由题有相邻两条亮条纹间距为 Δx= mm=1.320 mm 由Δx=λ， 得λ== m =660 nm (3)根据双缝干涉条纹的间距公式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，不能改变条纹间距，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；换一个间距更大的双缝，即d增大，故条纹间距变小，故D错误。 (4)条纹与分划板中心刻线不平行时，实际值Δx实=Δx测cos θ θ为条纹与分划板中心竖直刻线间的夹角， 则有Δx实<Δx测 由于λ=， 可知波长的测量值大于实际值。 例2　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，使之更靠近光传感器，则干涉条纹间距不变 D.减小双缝间距，干涉条纹间距也减小 (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”)。  【答案】　(1)A　(2)丙 【解析】　(1)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。 (2)由Δx=λ可知， 波长越长，条纹间距越大，故红光的图像是丙。 学生设计实验方案并与其他同学交流。 学生回答实验注意事 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1.如图甲所示是双缝干涉测光的波长的实验装置． (1)用如图甲所示的实验装置观察双缝干涉图样，用的是红色滤光片，在毛玻璃屏上可以看到红色干涉条纹，若要增加从目镜中观察到的条纹个数，可以________；（填选项前字母） A．仅将双缝与光屏之间的距离减小少许 B．仅将单缝与双缝间距增大少许 C．仅将双缝间的距离减小少许 D．仅将红色滤光片换成绿光滤光片 (2)某次实验测得双缝间距d＝0.5 mm，双缝与光屏间距离L＝0.500 m，用某种单色光照射双缝得到干涉图样如图乙，分划板在图乙中A位置时游标卡尺读数为11.1 mm，B位置时游标卡尺读数如图丙所示，则B位置的游标卡尺读数为________ mm，单色光的波长为________ m(结果保留三位有效数字)． 【答案】(1)AD　(2)15.6　6.43×10－7 【解析】(1)根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距公式Δx＝λ可知，要使观察到的条纹数目增加，就得使条纹间距Δx减小，可以通过减小波长或减小双缝到光屏的距离或增大双缝间的距离的方式，所以选项A、D正确，B、C错误． (2)10分度的游标卡尺精确度为0.1 mm，故读数为15 mm＋6×0.1 mm＝15.6 mm.根据干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，波长λ＝Δx，由题图丙可直接读出x2＝15.6 mm，A、B之间共有 7个条纹间距，故两条相邻亮条纹间的距离为Δx＝ mm≈0.643 mm，将以上数据代入波长表达式得λ＝Δx＝ m＝6.43×10－7 m. 2.用普通小灯泡作为光源完成“用双缝干涉测光的波长”实验，首先将实验仪器按图甲方式安装在光具座上。 （1）下列做法中，有助于减小实验误差的操作为        ； A．将单缝拆下 B．将单缝与双缝的位置互换 C．增大单缝与双缝间的距离 D．一次测出多条亮条纹间的距离，再算出相邻亮条纹间距 （2）某同学选用红色滤光片进行测量，使测量头分划板中心刻线与某一亮条纹A的中心对齐，此时测量头上的游标卡尺如图乙所示，其读数x1=      mm。然后转动手轮，使分划板中心刻线与另一亮条纹B的中心对齐，此时游标卡尺的读数为x2（x2>x1），已知条纹A、B间还有4条亮条纹，则相邻两亮条纹的间距为      （用x1和x2表示）。 （3）若相邻两亮条纹的间距记为Δx，双缝间距、屏与双缝间的距离分别记为d和l，则测量得到的单色光波长λ=      （用Δx、d和l表示）。 （4）该同学仅将红色滤光片换成紫色滤光片，则在目镜中观察到的条纹数目      （填“增加”、“减少”或“不变”）。 【答案】D 10.36（或10.34、10.38、10.40） 增加 【解析】（1）将单缝拆下，或将单缝与双缝的位置互换，则无法获得相干光，实验无法完成，故AB错误；增大单缝与双缝间的距离，不影响双缝到屏之间的距离，对实验结果没有影响，故C错误；一次测出多条亮条纹间的距离，再算出相邻亮条纹间距，这样有助于减小实验误差，故D正确。故选D。 （2）如图乙所示，50分度游标卡尺的读数为 ，已知条纹A、B间还有4条亮条纹，则相邻两亮条纹的间距为。 （3）若相邻两亮条纹的间距记为Δx，双缝间距、屏与双缝间的距离分别记为d和l，由干涉条纹的间距公式知，则测量得到的单色光波长。 （4）该同学仅将红色滤光片换成紫色滤光片，由于紫光的波长小于红光的波长，由干涉条纹的间距公式知，相邻两亮条纹的间距变小，则在目镜中观察到的条纹数目增加。 3.（2025-2026·浙江绍兴高二下期末）某同学利用双缝干涉实验来测量某种单色光的波长，实验装置如图1所示。 (1) 关于光具座上放置的光学元件，下列说法正确的是                  (多选)。 A.①②③④分别对应的仪器是凸透镜、滤光片、单缝和双缝 B.②的作用是获得单色光，若取走②将无法看到干涉条纹 C.单缝和双缝应该均与水平方向平行放置 D.若将灯泡换成激光光源，去掉①②③，仍可以观察到干涉条纹 (2) 若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可                  。 A.转动测量头 B.将红色滤光片换成绿色滤光片 C.使用间距更小的双缝 D.减小透镜与单缝的距离 (3) 若视野中背景较亮但条纹不够清晰，应该调节如图所示的拨杆，下列关于拨杆安装方式和操作正确的是                  。 A.拨杆处丫字叉套在单缝所在处的支柱上并为轴，手持拨杆的端，通过左右(沿视角)拨动来调节小孔套住的双缝 B.拨杆处小孔套在双缝所在处的支柱上并为轴，手持拨杆的端，通过手的左右(沿视角)拨动来调节丫字叉套住的单缝 C.拨杆处小孔套在双缝所在处的支柱上并为轴，手持拨杆的端，通过手的上下(沿视角)拨动来调节丫字叉套住的单缝 (4)该同学调整手轮后，观察到的干涉条纹如图2(a)所示，分划线中心刻线对准第3亮条纹的中心，此时游标卡尺的读数为；接着再转动手轮，使分划线中心刻线对准第9亮纹中心，看到的干涉条纹如图2(b)所示，此时游标卡尺的读数如图3所示，其读数为                  ，已知双缝间距为，单缝与双缝间的距离为，光屏与双缝间的距离为。则入射的单色光波长的计算表达式为                  (用题中字母表示)。 【答案】(1) AD (2) B (3) B (4)31.10； 【解析】(1) ①②③④分别对应的仪器是凸透镜、滤光片、单缝和双缝，A正确；②是获得单色光，若取走②将看到彩色的干涉条纹，B错误；单缝和双缝应该均与竖直方向平行放置，C错误；若将灯泡换成激光光源，因为激光具有较好的相干性，所以去掉①②③，仍可以观察到干涉条纹，D正确。故选AD。 (2)增加条纹个数，需减小条纹间距，根据有转动测量头，不能改变条纹间距，A错误；将红色滤光片换成绿色滤光片，则波长减小，条纹间距减小，B正确；使用间距更小的双缝，条纹间距变大，C错误；D．减小透镜与单缝的距离，条纹间距不变，D错误。故选B。 (3)拨杆安装方式和操作正确的是：拨杆处小孔套在双缝所在处的支柱上并为轴，手持拨杆的端，通过手的左右(沿视角)拨动来调节丫字叉套住的单缝，故选B； (4)根据图3有游标卡尺的读数为3.1cm+0.05mm×2=31.10mm；条纹间距，根据有 4.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，单缝到光屏的距离D＝1.2 m，观测到第3个亮条纹中心到第12个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)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离________； 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)实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射，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”) 【答案】(1)S′　(2)6.33×10－7　(3)AC　(4)暗条纹 【解析】(1)如果S被视为其中的一个缝，S′相当于另一个“缝”。 (2)第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78 mm，则相邻亮条纹间距为 Δx＝m≈2.53×10－3 m 等效双缝间的距离为d＝2h＝0.30 mm＝3.0×10－4 m 根据双缝干涉条纹间距公式有Δx＝λ 则有λ＝＝m≈6.33×10－7 m。 (3)根据Δx＝λ可知，增大D，减小d，增大波长λ，能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离，所以A、C正确，B、D错误。 (4)如果把光屏移动到和平面镜接触，在入射角接近90°时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，即“半波损失”，故直接射到光屏上的光和经平面镜反射的光相位差为π，所以接触点P处是暗条纹。 5.（2024-2025·浙江宁波高二下期末）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中。 (1) 图1为依次安装该实验装置三个器材时的图示，a、b、c箭头所指器材依次为_______________ A.单缝、双缝、滤光片 B.滤光片、单缝、双缝 C.双缝、单缝、滤光片 (2) 图2中对条纹的间距Δx表示正确的是_______________(选“A”或“B”) (3) 在(2)中正确操作并读取数据后，通过测量得到条纹间距的数量级为_______________ A.10−1m B.10−3m C.10−5m D.10−7m (4) 如图3所示为“用光传感器做双缝干涉的实验”的实验装置图，轨道的左侧是激光光源，中间是刻有双缝的挡光座，右侧是光传感器。实验中只改变双缝之间的距离，其他不变，在电脑上得到图4和图5两种干涉图样。则_______________ A.图4对应的双缝之间的距离比图5的大 B.图5对应的双缝之间的距离比图4的大 【答案】(1) C (2) B (3) B (4) A 【解析】(1) 由图1可知，遮光筒上先装双缝、再装单缝、然后装滤光片，则a、b、c箭头所指器材依次为双缝、单缝、滤光片。故选C。 (2) 双缝干涉条纹间距Δx指相邻亮纹的中心距离，或者是相邻暗纹的中心距离。故选B。 (3)根据双缝干涉条纹间距公式，估算时装置的双缝间距d≈0.50mm，双缝到光屏的距离L≈1.0m，红光的波长λ≈600nm，可得，则条纹间距的数量级为10−3m。故选B。 (4) 比较两种干涉图样，可得图4的相邻亮纹条纹中心距离Δx窄一些，由可知图4的双缝之间的距离d要大一些。故选A。 板 书 设 计 课 堂 小 结 作 业 布 置 1. 完成课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步作业 教 学 反 思 在本次实验教学中，我觉得以下几个方面值得反思和改进： 实验准备阶段：我在实验前应该更加详细地为学生讲解双缝干涉的原理和实验操作步骤，确保学生能够充分理解实验要求和操作方法。同时，我还应该为学生提供更加完善的实验设备和测量工具，以提高实验的准确性和可靠性。 实验操作阶段：在实验过程中，我应该更加关注学生的操作规范和实验安全。对于一些操作难度较大的步骤，我应该亲自示范并指导学生进行操作。同时，我还应该提醒学生注意观察实验现象并及时记录数据。 数据处理阶段：在实验结束后，我应该引导学生更加深入地分析和讨论实验结果。除了计算波长外，还可以引导学生探究干涉条纹的分布规律、分析误差来源等。此外，我还应该为学生提供更加多样化的数据处理和分析方法，以提高他们的数据处理能力。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $