4.4实验：用双缝干涉测量光的波长-2025-2026学年高二物理同步讲练（人教版选择性必修第一册）

4.4实验：用双缝干涉测量光的波长 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。 前面我们通过理论推导，得到了双缝干涉实验中干涉条纹的间距和光的波长之间的关系，即Δx＝λ.本节我们利用该结果，通过双缝干涉实验测量光的波长。 一、实验原理 如图1所示，两缝之间的距离为d，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略． 两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0＝l.则相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距：Δx＝λ. 若已知双缝间距，再测出双缝到屏的距离l和条纹间距Δx，就可以求得光波的波长． 二、实验器材 双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头．另外，还有学生电源、导线、刻度尺等 三、实验步骤 1．将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示． 2．接好光源，打开开关，使灯丝正常发光． 3．调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏． 4．安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距5～10 cm，这时可观察白光的干涉条纹． 5．在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹． 四、数据处理 1．安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹． 2．使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮条纹，两条纹间距为a＝|a2－a1|，则相邻两条亮条纹间的距离Δx＝＝. 3．用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的)． 4．重复测量、计算，求出波长的平均值． 五、误差分析 1．光波的波长很小，Δx、l的测量误差对波长λ的影响很大． 2．在测量l时，一般用毫米刻度尺；而测Δx时，用千分尺且采用“累积法”． 3．多次测量求平均值． 六、注意事项 1．双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件． 2．滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去． 3．安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，间距大约为5～10 cm. 4．测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心. [例题1] 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图所示 (1)M、N、P三个光学元件依次为_______。 A．滤光片、单缝片、双缝片 B．滤光片、双缝片、单缝片 C．偏振片、单缝片、双缝片 D．双缝片、偏振片、单缝片 (2)利用图中装置研究双缝干涉现象时，下列说法中正确的是（　　） A．将光屏移近双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变窄 B．将滤光片由蓝色的换成红色的，其他条件不变，干涉条纹间距变宽 C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距变宽 D．换一个两缝之间距离更大的双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变窄 E．去掉滤光片，其他条件不变，干涉现象消失 (3)如图所示，实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，下列哪个操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行________。 A．仅旋转单缝 B．仅前后移动凸透镜 C．仅旋转毛玻璃处的测量头 D．调节拨杆 (4)已知双缝间的距离为，双缝到毛玻璃屏的距离为，当分划板中心刻线对齐如图3所示的第1条亮条纹的中心时，手轮上的读数为0.3mm，当分划板中心刻线对齐第5条亮条纹中心时，手轮上的示数如图4所示，则读数为 mm；由以上已知数据和测量数据可知，该红光的波长为 m（结果保留两位有效数字）。 (5)将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，可看到的干涉条纹如图所示。若在装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，相比原来观察到的干涉条纹 （A．变密  B．变疏  C．不变），若将空气膜抽成真空，相比原来观察到的干涉条纹 （A．变密  B．变疏  C．不变） 【答案】(1)A (2)ABD (3)C (4) 9.6 6.2×10-7 (5) B B 【详解】（1）根据实验装置的正确安装顺序可知M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝片、双缝片，故A正确，BCD错误。 故选A。 （2）A．根据双缝干涉条纹间距公式，将光屏移近双缝，l减小，其他条件不变，干涉条纹间距变窄，故A正确； B．将滤光片由蓝色的换成红色的，波长变大，其他条件不变，干涉条纹间距变宽，故B正确； C．双缝干涉条纹间距与单缝和双缝之间的距离无关，将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距不变，故C错误； D．换一个两缝之间距离更大的双缝，双缝之间的间距增大，其他条件不变，干涉条纹间距变窄，故D正确； E．去掉滤光片，其他条件不变，光屏上出现彩色条纹，故E错误。 故选ABD。 （3）实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，使得分划板中心刻线与干涉条纹平行，则仅旋转毛玻璃处的测量头即可，故ABD错误，C正确。 故选C。 （4）[1]10分度游标卡尺的精确度为0.1mm，第5条亮条纹中心对应的读数为 [2]相邻条纹间距为 根据双缝干涉条纹间距公式，解得波长 （5）[1]从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为 即光程差为空气层厚度的2倍，当光程差时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差为，抽去一张纸片后空气层的倾角变小，故相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大，故B正确，AC错误。 故选B。 [2]若将空气膜抽成真空，入射光的波长变长，根据上述分析可知，相比原来观察到的干涉条纹变疏，故B正确，AC错误。 故选B。 [例题2] 某同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，所用的实验装置如图1所示。 (1)图1的②处固定的元件是__________（填选项序号）。 A．单缝 B．双缝 C．滤光片 (2)若用激光替代灯泡作为光源，则除灯泡、凸透镜外，光具座上还可以撤除的元件有 （填元件的名称）。 (3)实验测得双缝到光屏之间的距离，双缝之间的距离，实验得到明暗相间的条纹，转动手轮，当分划板的中心刻线对准第条亮条纹的中心时示数，当分划板的中心刻线对准第条亮条纹的中心时的示数如图2所示，则 mm。 (4)入射光的波长 m（结果保留2位有效数字）。 (5)若测量头的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图3所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，测量值 （填“大于”“小于”或“等于”）实际值。 【答案】(1)A (2)滤光片和单缝 (3)17.7 (4) (5)大于 【详解】（1）图1中的①处是滤光片，②处固定的元件是单缝，③处是双缝。 故选A。 （2）用激光替代灯泡作为光源，由于激光是频率单一的单色光，并具有良好的平行度，故不需要凸透镜、滤光片和单缝。 （3）根据游标卡尺的读数规则，位置读数为 （4）相邻明条纹中心之间的间距 根据 解得 （5）若测量头的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，条纹是倾斜的，偏大，测量值大于实际值。 [例题3] 某同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，所用的实验装置如图1所示。 (1)图1的②处固定的元件是________。 A．单缝 B．双缝 C．滤光片 (2)若用激光替代灯泡作为光源，则除灯泡、凸透镜外，光具座上还可以撤除的元件有 （填元件的名称）。 (3)实验测得双缝到光屏之间的距离，双缝之间的距离，实验得到明暗相间的条纹，转动手轮，当分划板的中心刻线对准第条亮条纹的中心时示数，当分划板的中心刻线对准第条亮条纹的中心时的示数如图2所示，则 。 (4)入射光的波长 （结果保留2位有效数字）。 (5)若测量头的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图3所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，测量值 （填“大于”“小于”或“等于”）实际值。 【答案】(1)A (2)滤光片和单缝 (3)17.7 (4) (5)大于 【详解】（1）图1中的①处是滤光片，②处固定的元件是单缝，③处是双缝，故选A。 （2）用激光替代灯泡作为光源，由于激光是频率单一的单色光，并具有良好的平行度，故不需要凸透镜、滤光片和单缝。 （3）根据游标卡尺的读数规则，位置读数为 （4）相邻明条纹中心之间的间距 根据 解得 （5）若测量头的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，条纹是倾斜的，偏大，测量值大于实际值。 1. 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示： (1)M、N、P三个光学元件依次为______（填标号）； A．滤光片、单缝、双缝 B．单缝、滤光片、双缝 C．单缝、双缝、滤光片 D．滤光片、双缝、单缝 (2)关于该实验，下列说法中正确的是（　　） A．单缝和双缝应当相互平行 B．测量过程中，把5个条纹间距数成6个，会导致波长测量值偏大 C．把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，相邻两亮条纹中心的距离变宽 D．若通过双缝的两列光波到屏上某点的路程差为波长的奇数倍，该点处一定是暗条纹 (3)某同学在用双缝干涉测量光的波长的实验中，已知两缝间的间距为d=0.3mm，以某种单色光照射双缝时，在离双缝L=1.2m远的屏上，用测量头测量条纹间的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的读数为x1=2.325mm；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，其读数为x6= mm。 (4)利用测量数据，此光波波长的计算表达式为λ= （用题中符号表示）。 【答案】(1)A (2)AC (3)13.699/13.700/13.701 (4) 【详解】（1）由题意，光线集中后应依次通过M、N、P三个光学元件，分别为滤光片、单缝、双缝。 故选A。 （2）A．为了获得清晰的干涉条纹，单缝和双缝应当相互平行，故A正确； B．根据双缝干涉条纹公式，测量过程中，把5个条纹间距数成6个，导致相邻亮条纹间距变小，则会导致波长的测量值偏小，故B错误； C．据双缝干涉条纹公式可知，把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，即L变大，则相邻两亮条纹中心的距离变宽，故C正确； D．若通过双缝的两列光波到屏上某点的路程差为波长的奇数倍，由于频率和相位差完全相同，则该点处一定是明条纹，故D错误。 故选AC。 （3）由图乙其读数为，由于读数误差，结果在范围内均正确。 （4）根据双缝干涉条纹公式 并且有 解得 2. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中，某同学某次测量时，手轮上的示数如图甲所示，其示数为 mm。如图乙，若测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，则单色光的波长 （用d、l、x表示）。如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，真实值 （选填“大于”“小于”或“等于”）测量值。 【答案】 0.820 小于 【详解】[1]根据螺旋测微器的读数规律可知，该读数为 [2] 第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x，则有 根据干涉条纹公式有 解得 [3]干涉条纹公式中的指相邻明条纹，或者相邻暗条纹中心线之间的垂直距离，可知，根据如图丙所示情况下测量干涉条纹的间距时，真实值小于测量值。 3. 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜（目镜），如图所示。 (1)M、N、P三个光学元件依次为_____； A．滤光片、双缝、单缝 B．双缝、滤光片、单缝 C．单缝、双缝、滤光片 D．滤光片、单缝、双缝 (2)如图所示，测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上。如果想使中心刻线与亮条纹对齐，下列操作中可达到目的的是_____； A．仅转动透镜 B．仅转动遮光筒 C．仅转动测量头 D．仅转动手轮 (3)关于该实验，下列说法正确的是_____。 A．仅撤去滤光片，光屏上仍能观察到干涉图样 B．若将双缝间的距离减小，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离减小 C．仅撤去双缝，在光屏上可能观察到明暗相间的条纹 D．为了减小测量误差，可用测微目镜测出条亮条纹间的距离，则相邻两条亮条纹间距为 【答案】(1)D (2)C (3)AC 【详解】（1）M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝。 故选D。 （2）测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，仅转动测量头即可。 故选C。 （3）A．仅撤掉滤光片，光屏仍能观察到彩色干涉图样，故A正确； B．根据条纹间距公式可知，若将双缝间的距离d减小，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大，故B错误； C．仅撤掉双缝，在光屏上可能观察到明暗相间的衍射条纹，故C正确； D．用测微目镜测出条亮条纹间的距离，则相邻两条亮条纹间距为，故D错误； 故选AC。 4. 我们用如图所示的装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。 (1)将实验仪器按要求安装在光具座上，则在图甲中A、B处分别应该安装的器材和滤光片的位置分别是 。 A．A处为双缝、B处为单缝，滤光片在光源和凸透镜之间 B．A处为单缝、B处为双缝、滤光片在A和B之间 C．A处为双缝，B处为单缝、滤光片在遮光筒内 D．A处为单缝、B处为双缝、滤光片在凸透镜和A之间 (2)下列说法正确的是 。 A．如果将光源换成激光光源，去掉单缝，该实验照样可以完成 B．去掉滤光片，不可能观察到干涉图样 C．毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直 D．仅将双缝与光屏之间的距离减小少许可以增加从目镜中观察到的条纹个数 (3)已知双缝间距离，双缝到毛玻璃屏间的距离为，如图乙所示，实验时先转动测量头上的手轮，使与游标卡尺相连的分划线对准图丙所示的第1条明条纹，此时卡尺的主尺和游标的位置如图丁所示，然后再转动手轮，使与游标卡尺相连的分划线向右边移动，直到对准第5条明条纹，如图丙所示，此时卡尺的主尺和游标的位置如图戊所示，则戊图游标卡尺上的读数= mm。由以上已知数据和测量数据，则该单色光的波长是 m。 【答案】(1)D (2)AD (3) 【详解】（1）为获取两个单色线光源，处应为单缝、处应为双缝，滤光片在凸透镜和之间。 故选D。 （2）A．将光源换成激光光源，激光是相干光源，单色性好，所以可以去掉单缝，故A正确； B．若测量去掉滤光片，能观察到干涉图样，只不过是各色光重叠产生的彩色条纹，故B错误； C．毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝是平行的，故C错误； D．根据公式 仅将双缝与光屏之间的距离l减小少许，减小，可以增加从目镜中观察到的条纹个数，故D正确。 故选AD。 （3）[1][2]根据图丁可知读数为 根据图戊可知读数为 根据公式 可得 5. 如图甲为双缝干涉实验装置示意图。光源发出的光经滤光片成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹。 (1)若取下滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中观察到 （选填“白条纹”或“彩色条纹”）。 (2)若想增加从目镜中观察到的单色光干涉条纹个数，则应该______。 A．将单缝向双缝靠近 B．使用间距更小的双缝 C．将屏向靠近双缝的方向移动 D．将屏向远离双缝的方向移动 (3)某次实验中，该装置双缝间距d=0.20mm，双缝到光屏的距离l=700mm，在光屏上得到的干涉图样如图乙所示，将测量头的分划板中心刻线与A条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与B亮条纹中心对齐，记下此时图丁中手轮上的示数为 mm，则得相邻亮条纹的间距Δx为 mm；形成此干涉图样的单色光的波长为 m（最后一空保留2位有效数字）。 【答案】(1)彩色条纹 (2)C (3) 17.268/17.269/17.270/17.271/17.272 2.12/2.121 6.1×10−7 【详解】（1）取下滤光片，光源发出的光为复色光，经双缝干涉后会形成彩色条纹（不同颜色的光干涉条纹间距不同，叠加成彩色）。 （2）根据双缝干涉条纹间距公式，要增加条纹个数，需减小条纹间距Δx A．单缝与双缝间距不影响条纹间距，故A不符合题意； B．使用间距更小的双缝即d减小，则Δx增大，故B不符合题意； C．将屏向靠近双缝移动即l减小，Δx减小，条纹个数增加，故C符合题意； D．将屏向远离双缝的方向移动，即l增大，Δx增大，条纹个数减小，故D不符合题意。 故选C。 （3）[1]手轮读数为固定刻度加可动刻度，故图丁中手轮上的示数为 [2]手轮读数为固定刻度加可动刻度，故图丙中手轮上的示数为 由乙图可知，则得相邻亮条纹的间距为 [3]根据双缝干涉条纹间距公式可知，形成此干涉图样的单色光的波长为 6. 某同学用如图甲所示的装置，做“用双缝干涉测量光的波长”的实验，用白炽灯做光源。则： (1)图中光具座上标注的仪器a、b、c依次分别为__________。 A．双缝、单缝和滤光片 B．单缝、滤光片和双缝 C．滤光片、双缝和单缝 D．滤光片、单缝和双缝 (2)已知双缝到光屏之间的距离，双缝之间的距离为，某次调节好测量头的两分划板中心线如图乙所示，两处示数如图丙所示，入射光的波长为 m（结果保留2位有效数字）。 (3)关于本次实验，下列说法正确的是__________。 A．使用间距更大的双缝，目镜中看到的条纹条数增多 B．若将单缝向左移动少许，条纹间距变大 C．撤掉滤光片，光屏上将看不到干涉图样 D．屏上所有亮线都是从双缝出来的两列光波的波峰与波峰叠加形成的，而所有暗线都是波谷与波谷叠加形成的 【答案】(1)D (2)6.3×10-7 (3)A 【详解】（1）图中光具座上标注的仪器a、b、c依次分别为滤光片、单缝和双缝。 故选D。 （2）A、B两处示数分别为， 根据双缝干涉条纹间距公式 解得入射光的波长为 （3）A．根据，使用间距更大的双缝，d变大，条纹变窄，目镜中看到的条纹条数增多，A正确； B．根据，若将单缝向左移动少许，条纹间距不变，B错误； C．撤掉滤光片，光屏上出现彩色条纹，C错误； D．屏上所有亮线可能是从双缝出来的两列光波的波峰与波峰叠加形成的，也可能是从双缝出来的两列光波的波谷与波谷叠加形成的，而所有暗线都是波峰与波谷叠加形成的，D错误。 故选A。 7. 某同学利用图甲所示装置测量某种单色光的波长。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。回答下列问题： (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)某次测量时，选用的双缝的间距为0.02cm，测得屏与双缝间的距离为50cm，第1级亮纹中心到第5级亮纹中心距离为0.45cm，则所测单色光的波长为 nm（结果保留3位有效数字）。 (3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，测量值 实际值。（填“大于”、“小于”或“等于”） 【答案】(1)B (2)450 (3)大于 【详解】（1）双缝干涉相邻两个亮条纹的中心间距公式为 若想增加目镜中的条纹数目，就要减小两条纹间距，可以通过减小屏到双缝的距离、增大双缝间距、换用更短波长的光这几种方法，故选B。 （2）根据题中所给数据，相邻两条亮条纹中心间距为 将所有数据代入公式，可求得。 （3）如图所示的方法，测得中心条纹间距不是条纹间的垂直距离，测量的数据中偏大，根据公式，所以得到的波长会偏大。 8. 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、游标卡尺、分划板、手轮、目镜等。 (1)该同学调整好实验装置后，在测量头中观察到的干涉条纹是______； A． B． C． D． (2)该同学想让测量头中观察到的条纹数目增多，可以将双缝到屏的距离 （选填“增大”或“减小”）； (3)如图所示，调节分划板的位置，使分划板中心刻线对齐某亮条纹的中心，将该亮条纹定为第1条亮纹，此时螺旋测微器的读数为 mm； (4)同方向转动手轮，使分划线向一侧移动，使分划板中心刻度线与第5条亮条纹对齐，记下此时螺旋测微器的读数为3.750mm，已知双缝间距，双缝到屏的距离，则该单色光的波长为 nm； (5)在该实验中，若改用波长为的红光，屏上P点距双缝和的路程差为，则在P点出现的是 （选填“亮条纹”或“暗条纹”）。 【答案】(1)A (2)减小 (3)2.150 (4)520 (5)暗条纹 【详解】（1）该同学调整好实验装置后，在测量头中观察到的干涉条纹是等间距明暗相间的条纹。 故选A。 干涉条纹为等间距明暗相间的条纹 （2）该同学想让测量头中观察到的条纹数目增多，根据相邻条纹间距公式 可知应使变小，可以将双缝到屏的距离减小。 （3）螺旋测微器的精确值为，由图可知螺旋测微器的读数为 （4）相邻条纹间距为 根据，可得该单色光的波长为 （5）若改用波长为的红光，屏上P点距双缝和的路程差为，由 可知在P点出现的是暗条纹。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 4.4实验：用双缝干涉测量光的波长 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。 前面我们通过理论推导，得到了双缝干涉实验中干涉条纹的间距和光的波长之间的关系，即Δx＝λ.本节我们利用该结果，通过双缝干涉实验测量光的波长。 一、实验原理 如图1所示，两缝之间的距离为d，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略． 两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0＝l.则相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距：Δx＝λ. 若已知双缝间距，再测出双缝到屏的距离l和条纹间距Δx，就可以求得光波的波长． 二、实验器材 双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头．另外，还有学生电源、导线、刻度尺等 三、实验步骤 1．将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示． 2．接好光源，打开开关，使灯丝正常发光． 3．调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏． 4．安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距5～10 cm，这时可观察白光的干涉条纹． 5．在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹． 四、数据处理 1．安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹． 2．使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮条纹，两条纹间距为a＝|a2－a1|，则相邻两条亮条纹间的距离Δx＝＝. 3．用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的)． 4．重复测量、计算，求出波长的平均值． 五、误差分析 1．光波的波长很小，Δx、l的测量误差对波长λ的影响很大． 2．在测量l时，一般用毫米刻度尺；而测Δx时，用千分尺且采用“累积法”． 3．多次测量求平均值． 六、注意事项 1．双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件． 2．滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去． 3．安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，间距大约为5～10 cm. 4．测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心. [例题1] 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图所示 (1)M、N、P三个光学元件依次为_______。 A．滤光片、单缝片、双缝片 B．滤光片、双缝片、单缝片 C．偏振片、单缝片、双缝片 D．双缝片、偏振片、单缝片 (2)利用图中装置研究双缝干涉现象时，下列说法中正确的是（　　） A．将光屏移近双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变窄 B．将滤光片由蓝色的换成红色的，其他条件不变，干涉条纹间距变宽 C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距变宽 D．换一个两缝之间距离更大的双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变窄 E．去掉滤光片，其他条件不变，干涉现象消失 (3)如图所示，实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，下列哪个操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行________。 A．仅旋转单缝 B．仅前后移动凸透镜 C．仅旋转毛玻璃处的测量头 D．调节拨杆 (4)已知双缝间的距离为，双缝到毛玻璃屏的距离为，当分划板中心刻线对齐如图3所示的第1条亮条纹的中心时，手轮上的读数为0.3mm，当分划板中心刻线对齐第5条亮条纹中心时，手轮上的示数如图4所示，则读数为 mm；由以上已知数据和测量数据可知，该红光的波长为 m（结果保留两位有效数字）。 (5)将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，可看到的干涉条纹如图所示。若在装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，相比原来观察到的干涉条纹 （A．变密  B．变疏  C．不变），若将空气膜抽成真空，相比原来观察到的干涉条纹 （A．变密  B．变疏  C．不变） [例题2] 某同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，所用的实验装置如图1所示。 (1)图1的②处固定的元件是__________（填选项序号）。 A．单缝 B．双缝 C．滤光片 (2)若用激光替代灯泡作为光源，则除灯泡、凸透镜外，光具座上还可以撤除的元件有 （填元件的名称）。 (3)实验测得双缝到光屏之间的距离，双缝之间的距离，实验得到明暗相间的条纹，转动手轮，当分划板的中心刻线对准第条亮条纹的中心时示数，当分划板的中心刻线对准第条亮条纹的中心时的示数如图2所示，则 mm。 (4)入射光的波长 m（结果保留2位有效数字）。 (5)若测量头的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图3所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，测量值 （填“大于”“小于”或“等于”）实际值。 [例题3] 某同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，所用的实验装置如图1所示。 (1)图1的②处固定的元件是________。 A．单缝 B．双缝 C．滤光片 (2)若用激光替代灯泡作为光源，则除灯泡、凸透镜外，光具座上还可以撤除的元件有 （填元件的名称）。 (3)实验测得双缝到光屏之间的距离，双缝之间的距离，实验得到明暗相间的条纹，转动手轮，当分划板的中心刻线对准第条亮条纹的中心时示数，当分划板的中心刻线对准第条亮条纹的中心时的示数如图2所示，则 。 (4)入射光的波长 （结果保留2位有效数字）。 (5)若测量头的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图3所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，测量值 （填“大于”“小于”或“等于”）实际值。 1. 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示： (1)M、N、P三个光学元件依次为______（填标号）； A．滤光片、单缝、双缝 B．单缝、滤光片、双缝 C．单缝、双缝、滤光片 D．滤光片、双缝、单缝 (2)关于该实验，下列说法中正确的是（　　） A．单缝和双缝应当相互平行 B．测量过程中，把5个条纹间距数成6个，会导致波长测量值偏大 C．把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，相邻两亮条纹中心的距离变宽 D．若通过双缝的两列光波到屏上某点的路程差为波长的奇数倍，该点处一定是暗条纹 (3)某同学在用双缝干涉测量光的波长的实验中，已知两缝间的间距为d=0.3mm，以某种单色光照射双缝时，在离双缝L=1.2m远的屏上，用测量头测量条纹间的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的读数为x1=2.325mm；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，其读数为x6= mm。 (4)利用测量数据，此光波波长的计算表达式为λ= （用题中符号表示）。 2. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中，某同学某次测量时，手轮上的示数如图甲所示，其示数为 mm。如图乙，若测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，则单色光的波长 （用d、l、x表示）。如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，真实值 （选填“大于”“小于”或“等于”）测量值。 3. 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜（目镜），如图所示。 (1)M、N、P三个光学元件依次为_____； A．滤光片、双缝、单缝 B．双缝、滤光片、单缝 C．单缝、双缝、滤光片 D．滤光片、单缝、双缝 (2)如图所示，测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上。如果想使中心刻线与亮条纹对齐，下列操作中可达到目的的是_____； A．仅转动透镜 B．仅转动遮光筒 C．仅转动测量头 D．仅转动手轮 (3)关于该实验，下列说法正确的是_____。 A．仅撤去滤光片，光屏上仍能观察到干涉图样 B．若将双缝间的距离减小，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离减小 C．仅撤去双缝，在光屏上可能观察到明暗相间的条纹 D．为了减小测量误差，可用测微目镜测出条亮条纹间的距离，则相邻两条亮条纹间距为 4. 我们用如图所示的装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。 (1)将实验仪器按要求安装在光具座上，则在图甲中A、B处分别应该安装的器材和滤光片的位置分别是 。 A．A处为双缝、B处为单缝，滤光片在光源和凸透镜之间 B．A处为单缝、B处为双缝、滤光片在A和B之间 C．A处为双缝，B处为单缝、滤光片在遮光筒内 D．A处为单缝、B处为双缝、滤光片在凸透镜和A之间 (2)下列说法正确的是 。 A．如果将光源换成激光光源，去掉单缝，该实验照样可以完成 B．去掉滤光片，不可能观察到干涉图样 C．毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直 D．仅将双缝与光屏之间的距离减小少许可以增加从目镜中观察到的条纹个数 (3)已知双缝间距离，双缝到毛玻璃屏间的距离为，如图乙所示，实验时先转动测量头上的手轮，使与游标卡尺相连的分划线对准图丙所示的第1条明条纹，此时卡尺的主尺和游标的位置如图丁所示，然后再转动手轮，使与游标卡尺相连的分划线向右边移动，直到对准第5条明条纹，如图丙所示，此时卡尺的主尺和游标的位置如图戊所示，则戊图游标卡尺上的读数= mm。由以上已知数据和测量数据，则该单色光的波长是 m。 5. 如图甲为双缝干涉实验装置示意图。光源发出的光经滤光片成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹。 (1)若取下滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中观察到 （选填“白条纹”或“彩色条纹”）。 (2)若想增加从目镜中观察到的单色光干涉条纹个数，则应该______。 A．将单缝向双缝靠近 B．使用间距更小的双缝 C．将屏向靠近双缝的方向移动 D．将屏向远离双缝的方向移动 (3)某次实验中，该装置双缝间距d=0.20mm，双缝到光屏的距离l=700mm，在光屏上得到的干涉图样如图乙所示，将测量头的分划板中心刻线与A条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与B亮条纹中心对齐，记下此时图丁中手轮上的示数为 mm，则得相邻亮条纹的间距Δx为 mm；形成此干涉图样的单色光的波长为 m（最后一空保留2位有效数字）。 6. 某同学用如图甲所示的装置，做“用双缝干涉测量光的波长”的实验，用白炽灯做光源。则： (1)图中光具座上标注的仪器a、b、c依次分别为__________。 A．双缝、单缝和滤光片 B．单缝、滤光片和双缝 C．滤光片、双缝和单缝 D．滤光片、单缝和双缝 (2)已知双缝到光屏之间的距离，双缝之间的距离为，某次调节好测量头的两分划板中心线如图乙所示，两处示数如图丙所示，入射光的波长为 m（结果保留2位有效数字）。 (3)关于本次实验，下列说法正确的是__________。 A．使用间距更大的双缝，目镜中看到的条纹条数增多 B．若将单缝向左移动少许，条纹间距变大 C．撤掉滤光片，光屏上将看不到干涉图样 D．屏上所有亮线都是从双缝出来的两列光波的波峰与波峰叠加形成的，而所有暗线都是波谷与波谷叠加形成的 7. 某同学利用图甲所示装置测量某种单色光的波长。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。回答下列问题： (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)某次测量时，选用的双缝的间距为0.02cm，测得屏与双缝间的距离为50cm，第1级亮纹中心到第5级亮纹中心距离为0.45cm，则所测单色光的波长为 nm（结果保留3位有效数字）。 (3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，测量值 实际值。（填“大于”、“小于”或“等于”） 8. 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、游标卡尺、分划板、手轮、目镜等。 (1)该同学调整好实验装置后，在测量头中观察到的干涉条纹是______； A． B． C． D． (2)该同学想让测量头中观察到的条纹数目增多，可以将双缝到屏的距离 （选填“增大”或“减小”）； (3)如图所示，调节分划板的位置，使分划板中心刻线对齐某亮条纹的中心，将该亮条纹定为第1条亮纹，此时螺旋测微器的读数为 mm； (4)同方向转动手轮，使分划线向一侧移动，使分划板中心刻度线与第5条亮条纹对齐，记下此时螺旋测微器的读数为3.750mm，已知双缝间距，双缝到屏的距离，则该单色光的波长为 nm； (5)在该实验中，若改用波长为的红光，屏上P点距双缝和的路程差为，则在P点出现的是 （选填“亮条纹”或“暗条纹”）。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$