第13章 实验十九 用双缝干涉实验测量光的波长(教用Word)-【金榜题名】2026年高考物理一轮总复习

实验十九　用双缝干涉实验测量光的波长 考向 定位 1.掌握由Δx＝λ测光的波长的原理，并能测单色光波长；2.观察单色光的双缝干涉图样，掌握测量头测量条纹间距的方法． 实验原理 实验操作 注意事项 如图1所示，相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2间距离d及双缝与屏的距离l满足关系式Δx＝λ，因此，只要测出Δx、d、l即可测出波长λ. 图1 1.安装仪器(如图2) 图2 (1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上． (2)接好光源，打开开关，使白炽灯正常发光．调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏． (3)安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝的缝平行． 2．观察与记录 (1)调单缝与双缝间距为5～10 cm时，观察白光的干涉条纹． (2)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹． (3)调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n条相邻的亮条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数a2，则相邻两亮条纹间的距离Δx＝. (4)换用不同的滤光片，测量其他色光的波长． 1.调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮． 2．放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上． 3．调节测量头时，应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐． 4．不要直接测Δx，要测多条亮条纹的间距再计算得到Δx，这样可以减小误差． 数据 处理 1.条纹间距：Δx＝.2.波长：λ＝Δx.3.测量多组数据，求λ的平均值． 续表 误差 分析 1.双缝到屏的距离l的测量存在误差． 2．测条纹间距Δx带来的误差如下： (1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度． (2)误认为Δx为亮(暗)条纹的宽度． (3)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． (4)测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清． 考点一　教材原型实验 [例1]　用“双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图甲所示．实验中： (1)观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是________． A.旋转测量头 B.增大单缝与双缝间的距离 C.调节拨杆使单缝与双缝平行 (2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是________． A.减小单缝与光源间的距离 B.减小单缝与双缝间的距离 C.增大透镜与单缝间的距离 D.增大双缝与测量头间的距离 (3)如图乙所示，移动测量头上的手轮，分划线对准靠近最左边的第1条明条纹中心，如图丙所示为此时50分度游标卡尺的读数x1，继续转动手轮，把分划线向右边移动，直到对准第7条明条纹中心，此时游标卡尺的读数为x7.则游标卡尺的读数x1＝________ mm.已知双缝间距离为d，双缝到毛玻璃屏间距离为L，则单色光波长的表达式为λ＝________(用字母d、L、x1、x7表示). 【解析】　(1)旋转测量头可以帮助调节单缝和双缝的平行度，确保实验装置的正确设置；增大单缝与双缝间的距离对干涉图样清晰度没有直接影响；发现干涉图样不够清晰，是因为双缝的透光量较少或入射光强度较弱，可以通过左右拨动金属拨杆来调整，使单缝与双缝平行以提高干涉条纹的清晰度．故选C. (2)ABC.条纹间距与光源到单缝的距离、减小单缝与双缝间的距离和增大透镜与单缝间的距离无关，故ABC错误； D.根据Δx＝λ 要增大观察到的条纹间距，可增大双缝与测量头间的距离，故D正确． 故选D. (3)游标卡尺的读数为 x1＝0 mm＋3×5×0.02 mm＝0.30 mm 条纹间距为Δx＝ 根据Δx＝λ 联立解得单色光波长的表达式为 λ＝ 【答案】　(1)C (2)D (3)0.30　 [对点训练] 1．(2025·柳州模拟)利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝到光屏间的距离l＝1.2 m，双缝间距d＝0.3 mm，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，该同学可________． A.将单缝向双缝靠近 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所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为xA＝11.1 mm，在B位置时游标卡尺读数为xB＝________mm，相邻两条纹间距Δx＝______mm；该单色光的波长λ＝______m； (3)该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的条纹与分划板竖线未对齐(如图所示)，若不调节两者平行，将使得波长的测量结果________． A.结果偏大 B.结果偏小 C.结果无影响 D.无法判断 解析：(1)A.若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则需要减小条纹间距，由公式Δx＝λ可知，将单缝向双缝靠近，不改变条纹间距，故A错误； BC.将屏向靠近双缝的方向移动，l减小，则条纹间距减小，将屏向远离双缝的方向移动，l增大，则条纹间距增大，故B正确，C错误； D.使用间距更小的双缝，条纹间距增大，故D错误． 故选B. (2)由图可知，游标为10分度，且第6个小格与主尺对齐，则在B位置时游标卡尺读数为 xB＝15 mm＋6×0.1 mm＝15.6 mm 则相邻两条纹间距 Δx＝＝mm＝0.9 mm 根据Δx＝λ可知，该单色光的波长 λ＝＝2.25×10-7m (3)测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，则测得的Δx偏大，由公式Δx＝λ可知，波长的测量值大于真实值． 故选A. 答案：(1)B (2)15.6　0.9　2.25×10-7 (3)A 考点二　拓展创新实验 [例2]　(2025·潍坊三模)1834年，洛埃利用平面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结果(称洛埃镜实验).应用洛埃镜测量单色光波长的原理如下： 如图所示，S′是单缝S通过平面镜成的像，如果S被视为双缝干涉中的一个缝，S′相当于另一个缝．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出现干涉条纹． 请回答下列问题： (1)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离________； A.将平面镜稍向上移动一些 B.将平面镜稍向下移动一些 C.将光屏稍向右移动一些 D.将光源由红色光改为绿色光 (2)若光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为h和D，光屏上形成的相邻两条亮纹(或暗纹)间距离为Δx，单色光的波长λ＝__________； (3)实验表明，光从光疏介质射向光密介质，会在界面发生反射，当入射角接近90°时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，称为“半波损失”．已知h远小于D，如果把光屏向左平移到非常接近平面镜处，屏上最下方两束光相遇会相互______(填“加强”或“减弱”). 【解析】　(1)由双缝干涉条纹间距公式有Δx＝λ 若要增大条纹间距，可以增大D，即将光屏向右移动；减小d，即将平面镜稍向上移动一些；或者换用波长更大的单色光，如将光源由绿色改为红色． 故选AC. (2)由题意结合条纹间距公式有Δx＝λ 整理有λ＝ (3)如果把光屏移动到和平面镜非常接近，即相当于两者接触，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，光程差为半波长，所以两束光相遇会减弱． 【答案】　(1)AC (2) (3)减弱 学科网（北京）股份有限公司 $$