4.4實驗用雙縫干涉測光的波長（教學(xué)設(shè)計）高二物理（人教版2019選擇性）

4.4實驗：用雙縫干涉測光的波長教學(xué)設(shè)計備課人學(xué)科物理課題4.4實驗：用雙縫干涉測光的波長教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)內(nèi)容重點是做好“用雙縫干涉測量光的波長”的學(xué)生實驗，教材先介紹了實驗思路，再介紹用雙縫干涉測量光的波長所需要的物理量的測量，最后闡述實驗過程及數(shù)據(jù)分析?？梢韵茸寣W(xué)生回顧雙縫干涉條紋的間距和光的波長之間的關(guān)系，分析討論實驗思路，制訂實驗方案，引導(dǎo)學(xué)生最大限度地自主完成實驗。學(xué)情分析在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生需要理解雙縫干涉的基本原理，即光通過兩個相距較近的小縫時，會在屏幕上產(chǎn)生明暗交替的干涉條紋。這是由于光具有波動性，不同路徑的光波相互疊加形成振幅增強(qiáng)（亮條紋）和振幅減弱（暗條紋）的現(xiàn)象。通過測量干涉條紋的間距，并利用已知的入射光波長進(jìn)行計算，學(xué)生可以學(xué)習(xí)如何使用雙縫干涉法來測量光的波長。這將有助于他們深化對波動光學(xué)基本概念的理解，提高實驗技能和數(shù)據(jù)處理能力。建議學(xué)生在實驗前進(jìn)行充分的理論學(xué)習(xí)和準(zhǔn)備，包括了解雙縫干涉的基本原理、實驗操作要點和數(shù)據(jù)分析方法。此外，實際操作中要細(xì)心調(diào)整實驗裝置，確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。最后，對于實驗結(jié)果的處理和分析，應(yīng)充分理解誤差來源和數(shù)據(jù)處理的方法，以得出正確的結(jié)論。這個實驗有助于培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實驗操作技能和科學(xué)探究精神。通過實際操作和數(shù)據(jù)記錄，學(xué)生可以更深入地理解光的波動性質(zhì)和雙縫干涉原理的應(yīng)用。同時，實驗過程中的團(tuán)隊合作和交流也有助于提升學(xué)生的溝通和協(xié)作能力。教學(xué)目標(biāo)1.會根據(jù)干涉條紋的間距和光的波長之間的關(guān)系，確定測量光的波長的實驗思路。2.能設(shè)計實驗方案并正確操作實驗器材，得到明顯的干涉條紋。3.知道兩種測量頭的操作和讀數(shù)規(guī)則，并獲得數(shù)據(jù)。4.對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，得到波長的測量值。教學(xué)重難點1.教學(xué)重點：光的干涉的概念及表達(dá)式、光的干涉的條件、光的干涉的應(yīng)用；2.教學(xué)難點：光的干涉的條件、光的干涉的應(yīng)用。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖新課導(dǎo)入同學(xué)們，你見過最精密的尺子是什么？可能是千分尺，千分尺的精確度可以達(dá)到105m,你知道，可光的波長比這個還有小的很多，光的波長是怎樣被測量出來的，你能根據(jù)之前學(xué)習(xí)過的知識設(shè)計實驗方案嗎？學(xué)生回答問題并設(shè)計自己的實驗思路。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會用所學(xué)知識設(shè)計實驗驗證問題。新課教學(xué)一、實驗思路（一）實驗思路展示公式，讓學(xué)生提出：由雙縫干涉亮（暗）紋間距的公式總結(jié)學(xué)生回答：由公式可知，在雙縫干涉實驗中，d是雙縫間距，是已知的；l是雙縫到屏的距離，可以測出，那么，只要測出相鄰兩明條紋(或相鄰兩暗條紋)中心間距Δx，即可由公式計算出入射光波長的大小。學(xué)生根據(jù)公式提出實驗思路學(xué)會用所學(xué)知識解決實際問題二、物理量的測量實驗器材雙縫干涉儀(由光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭組成)、學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺．物理量的測量為了達(dá)到目標(biāo)，該實驗需要測量那些物理量，怎么測量物理量？在學(xué)生總結(jié)基礎(chǔ)上：根據(jù)可知，本實驗需要測量的物理量是雙縫到屏的距離l和相鄰兩條亮條紋間的距離（雙縫間的距離d已知）。具體操作如下。l的測量：雙縫到屏的距離l可以用刻度尺測出。的測量：相鄰兩條亮條紋間的距離需用測量頭測出。測量頭通常有兩種（如圖所示），但都由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成。如何測量？轉(zhuǎn)動手輪，分劃板會左右移動。測量時，應(yīng)使分劃板的中心刻線與條紋的中心對齊（如圖所示），記下此時手輪上的讀數(shù)。然后轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與另一條紋的中心對齊，再次記下手輪上的讀數(shù)。兩次讀數(shù)之差表示這兩個條紋間的距離。提問：由于條紋間距寬度較小，如何優(yōu)化設(shè)計？為了減小測量誤差，可測多個亮條紋間的距離，再求出相鄰兩個條紋間的距離。例如，可測出n個亮條紋間的距離a，再求出相鄰兩個亮條紋間的距離。學(xué)生回答問題，回答該實驗需要測量的物理量。學(xué)生在老師引導(dǎo)下提出測量的方法學(xué)生提出自己的答案。明確實驗思路學(xué)會優(yōu)化實驗方案。三、數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析提問：如何分析得出結(jié)論？設(shè)計表格記錄實驗數(shù)據(jù)。d是已知的，l和n條亮條紋間的距離a是直接測量值。哪些因素會導(dǎo)致實驗有誤差？1．測雙縫到屏的距離l帶來的誤差，可通過選用mm刻度尺，進(jìn)行多次測量求平均值的辦法減小誤差．2.通過測量多條亮條紋間的距離來減小測量誤差．3．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．學(xué)生學(xué)會數(shù)據(jù)分析學(xué)生回答實驗誤差的影響因素。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會數(shù)據(jù)分析能力全面理解實驗。四、實驗方案（一）實驗方案請根據(jù)上述分析設(shè)計實驗方案，并與其他同學(xué)交流？1.將光源、透鏡、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如圖所示：濾光片濾光片2.取下雙縫，打開光源，調(diào)節(jié)光源高度，使它發(fā)出的光沿遮光筒軸線照亮屏(中心在同一高度);3.裝好單縫和雙縫(縫沿豎直方向)，調(diào)節(jié)透鏡，使燈絲的像成在單縫上，調(diào)節(jié)單、雙縫，使縫平行，這時在屏上會看到白光的干涉圖樣；4.在單縫和光源間放上紅色濾光片，觀察紅光干涉圖樣；5.調(diào)節(jié)測量頭，使分劃板中心刻線與左端某條(記為第1條)亮紋中心對齊，記下此時測量頭刻度x1，將測量頭朝右端移動，記下第n條亮紋中心位置x2；則第1條亮紋與第n條亮紋中心間距為a=x2x1，則相鄰亮紋間距為：。上述實驗方案在操作過程中注意哪些事項？1．放置單縫和雙縫時，必須使縫平行．2．要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一條軸線上．3．測量頭的中心刻線要對應(yīng)著亮(或暗)紋的中心．4．要多測幾個亮紋(或暗紋)中心間的距離，再求Δx.5．調(diào)節(jié)的基本依據(jù)是：照在像屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、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為單縫與雙縫不平行．學(xué)生設(shè)計實驗方案并與其他同學(xué)交流。學(xué)生回答實驗注意事項。學(xué)生自行完善實驗方案。規(guī)范學(xué)生實驗操作。課堂總結(jié)板書設(shè)計4.4實驗：用雙縫干涉測光的波長作業(yè)設(shè)計作業(yè)分為兩塊，一是課堂練習(xí)，旨在對本堂課學(xué)習(xí)中動量的概念和實驗思路進(jìn)行檢測，一是分層練習(xí)，分層次的訓(xùn)練學(xué)生對知識的掌握情況。教學(xué)反思與評價在本次實驗教學(xué)中，我覺得以下幾個方面值得反思和改進(jìn)：實驗準(zhǔn)備階段：我在實驗前應(yīng)該更加詳細(xì)地為學(xué)生講解雙縫干涉的原理和實驗操作步驟，確保學(xué)生能夠充分理解實驗要求和操作方法。同時，我還應(yīng)該為學(xué)生提供更加完善的實驗設(shè)備和測量工具，以提高實驗的準(zhǔn)確性和可靠性。實驗操作階段：在實驗過程中，我應(yīng)該更加關(guān)注學(xué)生的操作規(guī)范和實驗安全。對于一些操作難度較大的步驟，我應(yīng)該親自示范并指導(dǎo)學(xué)