高中4 实验：用双缝干涉测量光的波长优秀教案

这是一份高中4 实验：用双缝干涉测量光的波长优秀教案，共8页。教案主要包含了实验思路，物理量的测量，数据分析，实验方案等内容，欢迎下载使用。


备课人
学科
物理
课题
4.4 实验：用双缝干涉测光的波长
教学内容分析
本节内容重点是做好“用双缝干涉测量光的波长”的学生实验，教材先介绍了实验思路，再介绍用双缝干涉测量光的波长所需要的物理量的测量，最后阐述实验过程及数据分析。可以先让学生回顾双缝干涉条纹的间距和光的波长之间的关系，分析讨论实验思路，制订实验方案，引导学生最大限度地自主完成实验。
学情分析
在学习过程中，学生需要理解双缝干涉的基本原理，即光通过两个相距较近的小缝时，会在屏幕上产生明暗交替的干涉条纹。这是由于光具有波动性，不同路径的光波相互叠加形成振幅增强（亮条纹）和振幅减弱（暗条纹）的现象。
通过测量干涉条纹的间距，并利用已知的入射光波长进行计算，学生可以学习如何使用双缝干涉法来测量光的波长。这将有助于他们深化对波动光学基本概念的理解，提高实验技能和数据处理能力。
建议学生在实验前进行充分的理论学习和准备，包括了解双缝干涉的基本原理、实验操作要点和数据分析方法。此外，实际操作中要细心调整实验装置，确保测量结果的准确性和可靠性。最后，对于实验结果的处理和分析，应充分理解误差来源和数据处理的方法，以得出正确的结论。
这个实验有助于培养学生的观察能力、实验操作技能和科学探究精神。通过实际操作和数据记录，学生可以更深入地理解光的波动性质和双缝干涉原理的应用。同时，实验过程中的团队合作和交流也有助于提升学生的沟通和协作能力。
教学目标
1.会根据干涉条纹的间距和光的波长之间的关系，确定测量光的波长的实验思路。
2.能设计实验方案并正确操作实验器材，得到明显的干涉条纹。
3.知道两种测量头的操作和读数规则，并获得数据。
4.对测量数据进行整理，得到波长的测量值。
教学重难点
1.教学重点：光的干涉的概念及表达式、光的干涉的条件、光的干涉的应用；
2.教学难点：光的干涉的条件、光的干涉的应用。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新课导入
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。
培养学生学会用所学知识设计实验验证问题。
新课教学
一、实验思路
（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 计算出入射光波长的大小。
学生根据公式提出实验思路
学会用所学知识解决实际问题
二、物理量的测量
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．
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纹间的距离 。
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
学生提出自己的答案。
明确实验思路
学会优化实验方案。
三、数据分析
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。
培养学生学会数据分析能力
全面理解实验。
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．
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项。
学生自行完善实验方案。
规范学生实验操作。
课堂总结
板书设计
4.4 实验：用双缝干涉测光的波长
作业设计
作业分为两块，一是课堂练习，旨在对本堂课学习中动量的概念和实验思路进行检测，一是分层练习，分层次的训练学生对知识的掌握情况。
教学反思与评价
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。