人教版高中物理選擇性必修1第4章第4節(jié)實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測

量光的波長教學(xué)設(shè)計

課題用雙縫干涉測量光的波長單元4學(xué)科物理年級高二

本節(jié)內(nèi)容重點(diǎn)是做好“用雙縫干涉測量光的波長”的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教材先介紹了實(shí)驗(yàn)思路，

教材再介紹用雙縫干涉測量光的波長所需要的物理量的測量，最后闡述實(shí)驗(yàn)過程及數(shù)據(jù)分析。可

分析以先讓學(xué)生回顧雙縫干涉條紋的間距和光的波長之間的關(guān)系，分析討論實(shí)驗(yàn)思路，制訂實(shí)驗(yàn)

方案，引導(dǎo)學(xué)生最大限度地自主完成實(shí)驗(yàn)。

物理觀念：了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件；

教學(xué)

科學(xué)思維：掌握觀察干涉圖樣的方法和測量原理；

目標(biāo)

科學(xué)探究：觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣；測定單色光的波長；

與核

心素科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：在實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自主的能力，掌握測定單色光波長的原理，

養(yǎng)養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

重點(diǎn)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，測定單色光的波長

難點(diǎn)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，測定單色光的波長

教學(xué)過程

教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖

導(dǎo)入新課前面我們通過理論推導(dǎo)，得到了雙縫干涉實(shí)驗(yàn)

中干涉條紋的間距和光的波長之間的關(guān)系，即結(jié)合上節(jié)引導(dǎo)學(xué)生回

l

x。本節(jié)我們利用該結(jié)果，通過雙縫干涉課所學(xué)內(nèi)容，顧上節(jié)課知識，

d

思考測量光的加強(qiáng)知識的連貫

實(shí)驗(yàn)測量光的波長。

波長的方法。性。引出新課題。

講授新課問題1：雙縫干涉相鄰亮條紋的間距和光的波

長有怎樣的關(guān)系?怎樣才能得到雙縫干涉條紋?

問題2：測量波長需要測量哪些量?可用什么器學(xué)生進(jìn)行

材測量?思考討論。預(yù)通過拋出若

問題3：怎樣增大(或減小)亮條紋的寬度?哪些想在實(shí)驗(yàn)過程干個問題，讓學(xué)

是可以改變的，哪些是很難改變的?中可能遇到的生在思考與談?wù)?/p>

問題4：換用不同顏色的濾光片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，問題和解決方的過程中總結(jié)出

干涉條紋間的距離會怎祥變化?法。實(shí)驗(yàn)方法和步

問題5：實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)記錄的數(shù)據(jù)有哪些?驟，總結(jié)出實(shí)驗(yàn)

問題6：白光的干涉條紋有什么特點(diǎn)?用自光實(shí)的大體流程。

驗(yàn)時會存在什么問題?

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件；

(2)觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣；

(2)掌握測定單色光的波長的方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理

單色光通過單縫后，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖

樣，圖樣中相鄰兩條亮（暗）紋間的距離△x與雙

縫間的距離d、雙縫到屏的距離L、單色光的波長

xd

λ之間滿足

L

三、實(shí)驗(yàn)器材

雙縫干涉儀(包括：光具座、光源、濾光片、

學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)

單縫、雙縫、遮光筒、光屏及測量頭，其中測量頭

操作原理和步教師為學(xué)生

又包括：分劃板、目鏡、手輪等)、學(xué)生電源、導(dǎo)

驟。演示操作過程和

線、米尺。（教師演示）（學(xué)生操作）

步驟，讓學(xué)生學(xué)

會實(shí)驗(yàn)器材的使

用，提高實(shí)驗(yàn)的

成功率。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1、器材的安裝與調(diào)整

(1)先將光源(線狀光源)、遮光筒依次放于光具

座上，調(diào)整光源的高度，使它發(fā)出的一束光沿著遮

光筒的軸線把屏照亮。

(2)將單縫和雙縫安裝在光具座上，使線狀光

源、單縫及雙縫三者的中心位于遮光筒的軸線上，

并注意使雙縫與單縫相互平行，在遮光筒有光屏一

端安裝測量頭，調(diào)整分劃板位置到分劃板中心刻線

位于光屏中央。（教師演示）（學(xué)生操作）

學(xué)習(xí)器材

的安裝和數(shù)據(jù)

層的采集辦

法。知道學(xué)生完

成實(shí)驗(yàn)操作，讓

學(xué)生學(xué)會實(shí)驗(yàn)數(shù)

2、觀察

據(jù)的采集，提高

（1）調(diào)單縫與雙縫間距為幾厘米時，觀察白

動手操作能力和

光的干涉條紋.

數(shù)據(jù)采集能力。

（2）在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色

光的干涉條紋.（教師演示）（學(xué)生操作）

3、記錄

（1）調(diào)節(jié)測量頭，使分劃板中心刻度線對齊

第1條亮條紋的中心，記下手輪上的讀數(shù)a1,轉(zhuǎn)動手

輪，使分劃板向一側(cè)移動，當(dāng)分劃板中心刻度線與

第n條相鄰的明條紋中心對齊時，記下手輪上的刻

度數(shù)a2,則相鄰兩條紋間的距離（條紋寬度）

a-a

Δx=21

n-1

（2）換用不同的濾光片，測量其他色光的波

長.

五、數(shù)據(jù)分析

讀采集的

a-al(a-a)d

Δx=21xλ21數(shù)據(jù)進(jìn)行處理

n-1；d；(n-1)l

分析，同時討

六、注意事項(xiàng)論數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確

性，并分析整

(1)放置單縫和雙縫時，必須使縫平行。

個實(shí)驗(yàn)操作流

(2)要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的

程是否存在失提高學(xué)生的

中心在同一條軸線上。誤，從而總結(jié)計算能力和數(shù)據(jù)

本實(shí)驗(yàn)的注意分析能力。

(3)測量頭的中心刻線要對著亮(或暗)紋的中

事項(xiàng)。讀實(shí)驗(yàn)作出

心。

結(jié)合實(shí)驗(yàn)誤差分析后，在

(4)要多測幾條亮紋(或暗紋)中心間的距離，再的足以事項(xiàng)讀讀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行

實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行再次測量和分

求Δx。

誤差分析。析，提高實(shí)驗(yàn)的

(5)照在像屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單

準(zhǔn)確性。

縫、雙縫、測量頭與遮光筒不共軸所致，干涉條紋

不清晰一般是因?yàn)閱慰p與雙縫不平行。

七、誤差分析

(1)測雙縫到屏的距離l帶來的誤差，可通過

選用毫米刻度尺，進(jìn)行多次測量求平均值的辦法減

小誤差。

(2)測條紋間距Δx帶來的誤差。

①干涉條紋沒有調(diào)到最清晰的程度。

②分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒

有恰好位于條紋中心。

③測量多條亮條紋間距離時讀數(shù)不準(zhǔn)確。

課堂練習(xí)1、在用雙縫干涉測光的波長實(shí)驗(yàn)中

完成課堂通過練習(xí)回

(實(shí)驗(yàn)裝置如圖):練習(xí)顧實(shí)驗(yàn)的操作步

驟和相關(guān)需要注

(1)下列說法錯誤的是。(填選項(xiàng)前的

意的問題。

字母)

A.調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏

中心時,應(yīng)放上單縫和雙縫

B.測量某條干涉亮紋位置時,應(yīng)使測微目鏡分

劃板中心刻線與該亮紋的中心對齊

C.為了減少測量誤差,可用測微目鏡測出n條亮

a

x

紋間的距離a,求出相鄰兩條亮紋間距n1

(2)測量某亮紋位置時,手輪上的示數(shù)如圖,其示

數(shù)為mm。

解析：(1)應(yīng)先調(diào)節(jié)光源高度、遮光筒中心及光

屏中心后再放上單、雙縫,選項(xiàng)A不正確。測微目

鏡分劃板中心刻線應(yīng)與亮紋中心對齊,使得移動過

程測出的條紋間距較為準(zhǔn)確,選項(xiàng)B正確。測微目鏡

移過n條亮紋,則亮條紋間距,選項(xiàng)C正確。故選A。

(2)主尺讀數(shù)是1.5mm,螺旋讀數(shù)是47.0×0.01

mm,因此示數(shù)為1.970mm。

答案：(1)A(2)1.970

拓展提高1、(多選)某同學(xué)在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時,安裝好

實(shí)驗(yàn)裝置,在光屏上卻觀察不到干涉圖樣,這可能完成拓展通過練習(xí)

是由于()提高練習(xí)題。題，鞏固基礎(chǔ)知

A.光束的中央軸線與遮光筒的軸線不一致,相識。

差較大

B.濾光片、單縫、雙縫的中心在同一高度

C.單縫與雙縫不平行

D.光源發(fā)出的光束太強(qiáng)

解析：光束的中央軸線與遮光筒的軸線不一

致,單、雙縫不平行都可能造成看不到干涉圖樣。

選項(xiàng)A、C正確。

答案：AC

2、(多選)某同學(xué)按實(shí)驗(yàn)裝置安裝好儀器后,觀

察光的干涉現(xiàn)象,獲得成功。若他在此基礎(chǔ)上對儀

器的安裝有如下改動,則仍能使實(shí)驗(yàn)成功的是

()

A.將遮光筒的光屏向靠近雙縫的方向移動少

許,其他不動

B.將濾光片移至單縫和雙縫之間,其他不動

C.將單縫向雙縫移動少許,其他不動

D.將單縫與雙縫的位置互換,其他不動

解析：干涉條紋是雙縫發(fā)出的光疊加的結(jié)果,

雙縫后面的區(qū)域處處存在光,所以移動光屏或改變

單縫與雙縫間距,條紋仍然形成,故A、C正確;將濾

光片移至單縫和雙縫之間,照到雙縫上的光仍是振

動情況完全一樣的光源,故B正確;將單縫與雙縫的

位置互換,失去了產(chǎn)生干涉的條件,故D錯誤。

答案：ABC

3、雙縫干涉測光的波長的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所

示,已知單縫與雙縫間的距離l1=100mm,雙縫與屏

的距離l2=700mm,雙縫間距d=0.25mm。用測量頭

來測量亮紋中心的距離。測量頭由分劃板、目鏡、

手輪等構(gòu)成,轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板