第十三章 实验十九 用双缝干涉实验测量光的波长-【高考DNA解码】2026年高考物理一轮总复习学生用书word（江苏专用）

　用双缝干涉实验测量光的波长 教材原型实验 实验原理与操作 1．干涉条纹要调整到最清晰的程度。 2．干涉条纹的疏密程度与单缝宽度无关，与光的波长有关。 3．分划板刻线与干涉条纹需平行，中心刻线要恰好位于条纹中心。 [典例1]　(实验原理与操作)实验小组成员用双缝干涉实验装置测量光的波长，装置如图甲所示，其中光源发出单色光。 (1)为保证实验顺利进行，A处应安装的光学仪器为________。 (2)实验时，若观察到较模糊的干涉条纹，可以调节拨杆使单缝和双缝平行，从而使条纹变得清晰。要想增加从目镜中观察到的条纹个数，需将毛玻璃屏向________(选填“靠近”或“远离”)双缝的方向移动。 (3)将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数为2.320 mm；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第5条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，为 ________ mm，求得相邻亮条纹的间距Δx。已知双缝间距d＝2.0×10-4 m，测得双缝到屏的距离L＝1.000 m，求得所测单色光的波长为________ m(结果保留2位有效数字)。 (4)如图所示为上述实验装置示意图。S为单缝，S1、S2为双缝，屏上O点处为一条亮条纹。若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，则可以观察到原来O点处的干涉条纹________(选填“向上移动”“向下移动”或“仍在O点”)。 [听课记录]　_________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 数据处理与误差分析 高考对本实验的考查主要集中在以下两点：一是干涉图样或条纹间距变化的分析，二是干涉光波长或双缝间距的计算等。以上两点都围绕条纹间距公式Δx＝λ的应用命题。同时，由于Δx的测量需要用到螺旋测微器或游标卡尺，所以读数时要科学、准确。 [典例2]　(实验数据处理)(2024·河北卷)某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长，实验装置如图所示，其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。 该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤光片，对干涉条纹进行测量，并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数，如表所示： 单色光类别 x1/mm x6/mm 单色光1 10.60 18.64 单色光2 8.44 18.08 根据表中数据，判断单色光1为________(选填“红光”或“绿光”)。 [听课记录]　_________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 实验拓展与创新 [典例3]　(实验方法创新)(2024·江苏溧阳高级中学月考)小明同学进行“用双缝干涉测量光的波长”的实验。 (1)其中部分器材如下： A．白炽灯　　B．凸透镜　　C．单缝片 D．滤光片 E．测量头 F．双缝片 将以上器材安装在光具座上时，自光源起合理的顺序是(填字母)：A、B、______、______、F、E。 (2)某次观察时，透过测量头观察到了绿光的干涉条纹，但条纹的亮度很低，为了便于测量，下列方法能够使条纹亮度增加的是________。 A．增加光源的功率 B．将毛玻璃换成透明玻璃 C．换一个面积更大的凸透镜 D．调节测量头的位置 (3)下列图示中条纹间距表示正确的是________。 A　　　　　　　B C　　　　　　　D　　　 (4)小沈同学又参考课本上的“用光传感器做双缝干涉的实验”进行实验，得到的结果如图所示，甲、乙分别对应的是第一、二次实验得到的干涉图线。比较甲、乙两图线可判断，第一次实验中的________。 A．单缝与双缝之间的距离一定较大 B．光强度较小 C．光源离双缝的距离较大 D．双缝离光传感器的距离可能较小 [听课记录]　_________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ [典例4]　(实验原理创新)(1)细丝和单缝有相似的衍射图样，在相同条件下，小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝Ⅰ和细丝Ⅱ，在光屏上形成的衍射图样如图甲中a和b所示，已知细丝Ⅰ的直径为0.605 mm，现用螺旋测微器测量细丝Ⅱ的直径，如图乙所示，细丝Ⅱ的直径为________ mm，图甲中的______(选填“a”或“b”)是细丝Ⅱ的衍射图样。 (2)小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，尝试用单缝和平面镜做类似实验。单缝和平面镜的放置如图丙所示，白炽灯发出的光经滤光片成为波长为λ的单色光照射单缝，能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹。 ①若S视为其中的一个缝，那么________相当于另一个“缝”； ②小明测得单缝与镜面延长线的距离为h、与光屏的距离为D，则条纹间距Δx＝________； ③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)； ④随后小明撤去平面镜，在单缝下方A处放置同样的另一单缝，形成双缝结构，则在光屏上______(选填“能”或“不能”)观察到干涉条纹。 [听课记录]　_________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 1 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 实验十九　用双缝干涉实验测量光的波长 实验类型·全突破 类型1 典例1　解析：(1)需要使射向单缝的光更集中，因此为保证实验顺利进行，A处应安装的光学仪器为透镜。 (2)实验时，要想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，根据Δx＝，所以需将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动。 (3)题图乙读数为 15．5 mm＋0.01×42.0 mm＝15.920 mm 由相邻两亮条纹间距公式Δx＝λ 得λ＝ 相邻亮条纹间距Δx＝3.40 mm 代入数值，可得λ＝＝6.8×10-7 m。 (4)若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，光程差为零的亮纹应出现在O点上方，所以可以观察到原来O点处的干涉条纹向上移动。 答案：(1)透镜　(2)靠近　(3)15.920　6.8×10-7　(4)向上移动 典例2　解析：设第一条和第六条亮条纹的中心间距为x，则相邻两条亮条纹之间的距离Δx＝，又双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ，则λ＝，由题表中数据可知x单色光1＝18.64 mm－10.60 mm＝8.04 mm<x单色光2＝18.08 mm－8.44 mm＝9.64 mm，同一实验装置d和L一定，则λ1<λ2，又绿光波长小于红光波长，则单色光1为绿光。 答案：绿光 类型2 典例3　解析：(1)根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验中仪器的位置可知，从左向右依次为：白炽灯、凸透镜、滤光片、单缝片、双缝片、测量头。将以上器材安装在光具座上时，自光源起合理的顺序是：A、B、D、C、F、E。 (2)为了便于测量，要使条纹亮度增加，即单位时间内的光子数目增多，当增加光源的功率时，单位时间内的光子数目增多，故A正确；将毛玻璃换成透明玻璃，不会看到亮条纹，故B错误；换一个面积更大的凸透镜，则光的强度增强，条纹亮度增加，故C正确；调节测量头的位置，条纹亮度不变，故D错误。故选AC。 (3)干涉条纹的宽度是指一个明条纹与一个暗条纹的宽度的和，为两个相邻的明条纹(或暗条纹)的中心之间的距离，故题图C是正确的，题图A、B、D错误。 (4)由题图可知，第一次得到的条纹间距较小，根据Δx＝λ可知，单缝与双缝之间的距离对条纹间距无影响，A错误；光强度对条纹间距无影响，B错误；光源离双缝的距离对条纹间距无影响，C错误；双缝离光传感器的距离l较小，则条纹间距较小，D正确。 答案：(1)D　C　(2)AC　(3)C　(4)D 典例4　解析：(1)根据螺旋测微器的读数方法可知，细丝Ⅱ的直径为 0.5 mm＋49.9×0.01 mm＝0.999 mm 单缝衍射，单缝越宽，条纹间距越小，衍射效果越不明显，所以a是直径更大的细丝的衍射图样。 (2)①若S视为其中的一个缝，S发出的光线经过平面镜反射后的反射光线的反向延长线与S所在竖直方向的交点A点可以视为另一个缝。 ②由题意及几何知识可得，干涉条纹间距为 Δx＝λ＝λ。 ③由上述分析可知 Δx＝λ λ＝ 代入数据解得 λ＝ m≈6.33×10-7 m。 ④撤去平面镜，在单缝下方A处放置同样的另一单缝，虽然形成了双缝结构，但发出的光不是相干光了，所以不能观察到干涉条纹。 答案：(1)0.999(0.997～1.000均可)　a　(2)①A点　②λ　③6.33×10-7　④不能 学科网（北京）股份有限公司 $$