第13章 实验14用双缝干涉实验测量光的波长(Word教参)-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

实验十四　用双缝干涉实验测量光的波长 一、实验目的 1．了解光波产生稳定的干涉现象的条件． 2．观察白光和单色光的双缝干涉图样． 3．测定单色光的波长． 二、实验原理 1．光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光经过单缝后相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，我们通过光屏可以观察到明暗相间的干涉条纹．若用白光照射，通过两狭缝可以在光屏上观察到彩色条纹． 2．根据λ＝Δx可以计算出单色光的波长．公式中d为双缝间距离，Δx为相邻两条亮纹间的距离，l为双缝到屏之间的距离，实验中d一般是已知的，所以测出l、Δx即可求出光的波长． Δx的测量可用测量头完成，如图所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成．通过测量头可清晰看到干涉条纹，分划板上中心有刻线，以此作标准，并根据手轮的读数可求得Δx.由于Δx较小，可测出n条亮条纹的间距a，则相邻亮条纹间的距离Δx＝. 三、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、毛玻璃屏和测量头组成)，另外还有学生电源、导线、刻度尺． 四、实验步骤 1．安装仪器、观察干涉条纹 (1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏、测量头及目镜依次安装在光具座上，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，使光源发出的光能沿遮光筒的轴线到屏． (4)安装双缝和单缝，使缝的中点大致位于遮光筒的轴线上，且双缝与单缝相互平行，二者间距约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． 2．测定单色光的波长 (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央，如图所示，记下此时手轮上的读数，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央，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第n条亮条纹，测出n条亮条纹间的距离a，则相邻两亮条纹间距Δx＝. (3)用刻度尺测量双缝到光屏间距离l(d是已知的)． (4)重复测量、计算，求出波长的平均值． 五、数据处理 1．条纹间距的计算 转动测量头的手轮，分划板中心刻线在第1条亮条纹中央时读数为a1，在第n条亮条纹中央时读数为an，则Δx＝. 2．光的波长的计算 根据条纹间距与波长的关系Δx＝λ得λ＝Δx，其中d为双缝间距，l为双缝到光屏的距离．测量时需测量多组数据，求λ的平均值． 六、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 (1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度． (2)误认为Δx为亮条纹的宽度． (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． 七、注意事项 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，记下此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离． 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． 5．白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层. 命题点一　教材原型实验 某同学利用如图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__B__. 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)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝　　. (3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm.则所测单色光的波长为__630__nm(结果保留三位有效数字)． 在“用双缝干涉测量光的波长”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．已知双缝间的距离为d，在离双缝l远的屏上，用测量头测量条纹间宽度． (1)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，此时手轮上的示数如图甲所示；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，记下此时如图乙所示的手轮上的示数为__13.870__mm，求得相邻亮纹的间距Δx为__2.310__mm. (2)波长的表达式λ＝　　(用Δx、l、d表示)． (3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将__变小__(选填“变大”“不变”或“变小”)． (4)图丙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O点处的干涉条纹__A__. A．向上移动 B．向下移动 C．间距变大 D．间距变小 (2024·江西)(多选)某同学用普通光源进行双缝干涉测光的波长实验．下列说法正确的是(　BC　) A．光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、双缝、单缝、遮光筒、测量头等元件 B．透镜的作用是使光更集中 C．单缝的作用是获得线光源 D．双缝间距越小，测量头中观察到的条纹数目越多 命题点二　创新拓展实验 某同学在用如图所示的实验装置测量光的波长的实验中，已知两缝间的间距为0.3 mm，以某种单色光照射双缝时，在离双缝1.2 m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，此时手轮上的示数如图甲所示；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．图甲读数为__2.335__mm，图乙读数为__15.375__mm.根据以上实验，测得光的波长是__6.5×10－7__m(保留两位有效数字)． 在用双缝干涉测光的波长的实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示．双缝间距d＝0.20 mm，测得屏与双缝间的距离l＝500 mm.然后，接通电源使光源正常工作． (1)某同学在测量时，转动手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准亮条纹A的中心，如图乙所示，则游标卡尺的读数为__1.11__cm；然后他继续转动手轮，使分划板中心刻线对准亮条纹B的中心，若游标卡尺的读数为1.67 cm，此时主尺上的__2.3__cm刻度与游标尺上某条刻度线对齐；入射光的波长λ＝__3.2×10－7__m. (2)若实验中发现条纹太密，可采取的改善办法有__减小双缝间距d或者增大双缝到屏的距离l__. 学科网（北京）股份有限公司 $$