第14章 实验18 用双缝干涉测量光的波长-【优化探究】2026高考物理一轮复习高考总复习配套课件（江苏专版）

实验十八　用双缝干涉测量光的波长 第十四章　光　电磁波 1 [学习目标]　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，掌握用测量头测量条纹间距的方法。 2 实验技能　梳理必备知识 实验要点　强化关键能力 命题点一　教材原型实验 课时作业　巩固提高训练 命题点二　创新拓展实验 内容索引 3 实验技能　梳理必备知识 一 4 1.实验原理 单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)条纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长λ之间满足Δx＝λ。 2.实验过程 (1)观察双缝干涉图样 ①将光源、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遮光筒轴线到达光屏。 ④安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约为5~10 cm。 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，记下此时手轮上的读数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央，记下此时手轮上的读数an，将该条纹记为第n条亮条纹。 ③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d是已知的)。 ④改变双缝间的距离d、双缝到屏的距离l，重复测量。 1.数据处理 (1)条纹间距Δx＝。 (2)波长λ＝Δx。 (3)计算多组数据，求λ的平均值。 2.注意事项 (1)安装时，要保证光源、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、双缝平行且间距适当。 (2)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。 (3)调节的基本依据：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行。 实验要点　强化关键能力 二 10 命题点一　教材原型实验 11 [典例1]　图甲为“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置。 角度1　实验原理与操作 (1)光具座上放置的光学元件依次为①凸透镜、②单缝、③________、 ④遮光筒、⑤光屏、⑥目镜。对于某种单色光，为增大相邻亮条纹(暗 条纹)间的距离，可________(选填“增大”或“减小”)双缝到光屏的距离。  双缝 增大 [解析]　光具座上放置的光学元件依次为①凸透镜、②单缝、③双缝、④遮光筒、⑤光屏、⑥目镜。 根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ，为增大相邻亮条纹(暗条纹)间的距离，可增大双缝到光屏的距离。 (2)在实验中，某同学观察到如图乙所示的图像，即测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不平行，若直接测量，将会使测量结果出现偏差，所以需要对仪器进行调整，使干涉条纹与分划板中心刻线平行，下面操作可行的有________。  A.其他不动，测量头旋转一定角度 B.其他不动，双缝旋转一定角度 C.其他不动，单缝旋转一定角度 [解析]　分划板中心刻线与干涉条纹不平行，故应调节测量头使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上，即可采取的措施为其他不动，将测量头旋转一定角度。 A (3)若实验中在光屏上得到的干涉图样如图丙所示，分划板中心刻线在图中A、B位置时，游标卡尺的读数分别为x1、x2(x2＞x1)。已知双缝间的距离为d，双缝到光屏的距离为l，则该单色光波长的表达式为λ＝ ____________。  [解析]　干涉图样条纹间距为Δx＝，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可得，单色光波长的表达式为λ＝。 [典例2]　如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”实验中： 角度2　数据处理与分析 (1)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，干涉条纹间距变小 B.将滤光片由蓝色的换成红色的，其他条件不变，干涉条纹间距变大 C.将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距变大 D.换一个两缝之间距离更大的双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变小 E.去掉滤光片，其他条件不变，干涉现象消失 ABD [解析]　将光屏移近双缝，l减小，则由Δx＝λ可知，在其他条件不变时，干涉条纹间距变小，故A正确；将滤光片由蓝色的换成红色的，则波长λ变大，所以在其他条件不变时，干涉条纹间距变大，故B正确；将单缝向双缝移动一小段距离后，在其他条件不变时，干涉条纹间距不变，故C错误；换一个两缝之间距离更大的双缝，则d变大，在其他条件不变时，干涉条纹间距变小，故D正确；去掉滤光片，其他条件不变，会形成彩色干涉条纹，故E错误。 (2)在某次测量中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹记为第1条亮条纹，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条亮条纹中心对齐，此时手 轮上的示数如图乙所示，则此示数为____________________mm，由此可求得相邻亮条纹的间距Δx为________mm。  13.870(±0.001均可) 2.310 [解析]　由题图乙可得读数为x2＝13.5 mm＋37.0×0.01 mm＝13.870 mm，由题图甲可得读数为x1＝2 mm＋32.0×0.01 mm＝2.320 mm，则相邻亮条纹的间距Δx＝ mm＝2.310 mm。 (3)已知双缝间距d为2.0×10－4 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式λ＝________，求得所测单色光波长为________nm。  [解析]　由Δx＝λ可得λ＝，代入数据解得，波长为λ＝ m＝6.6×10－7 m＝660 nm。 660 命题点二　创新拓展实验 21 [典例3]　 寒假期间小明利用图甲所示的物品，测量了某型号刀片的厚度。 角度　实验设计创新 实验过程如下： (1)点燃蜡烛，用蜡烛火焰把玻璃片的一面熏黑。 (2)并齐捏紧两片刀片，在玻璃片的熏黑面划出两条平直划痕。 (3)如图乙所示，将激光光源和玻璃片固定在桌面上，并将作为光屏的白纸固定在距离足够远的墙上。 (4)打开激光光源，调整光源的高度使激光沿水平方向射出，恰好能从两划痕处垂直入射。 (5)观察白纸上的干涉条纹如图丙所示。用刻度尺测出a、b两点间的距 离为________cm，则两相邻暗条纹中心之间的距离Δx＝________cm。  [解析]　用刻度尺测出a、b两点间的距离为10.50 cm，两相邻暗条纹中心之间的距离为 Δx＝ cm＝2.10 cm。 10.50 2.10 (6)测得玻璃片到光屏的距离l＝3.00 m，已知该红色激光的波长λ＝ 700 nm，利用公式求出双划痕间距d＝________mm(结果保留两位有效数字)，即为刀片厚度。  [解析]　由Δx＝λ，解得双划痕间距为d＝0.10 mm。 0.10 课时作业　巩固提高训练 三 27 1.(6分)(2025·江苏盐城模拟)如图为双缝干涉的实验装置，将双缝干涉仪按要求安装在光具座上，已知双缝与屏的距离为l，双缝间距为d。 2 3 1 28 (1)调理仪器使分划板的中心刻度瞄准一条亮条纹的中心，示数如图所 示，其读数为x1＝________mm。转动手轮至另一条亮条纹的中心，读出其读数为x2。  2 3 1 解析：由题图乙可知，游标尺是10分度，其精确度为0.1 mm；游标卡尺读数是主尺＋游标尺，即示数为11 mm＋2×0.1 mm＝11.2 mm。 11.2 29 (2)写出计算波长的表达式λ＝____________(用x1、x2、l、d表示)。  2 3 1 解析：根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ，知λ＝。 30 (3)若将滤光片由绿色换成红色，其余条件不变，则屏上干涉条纹的间 距将__________(选填“增大”“减小”或“不变”)。  2 3 1 解析：将滤光片由绿色的换成红色的，波长变长，根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ知条纹间距增大。 增大 31 2.(6分)(2025·北京东城模拟)某同学对如图1所示的双缝干涉实验装置进行调节并观察实验现象。 2 3 1 (1)若想使从目镜中观察到的条纹个数增多，可以________。  A.将单缝向双缝靠近 B.将红色滤光片换成绿色滤光片 C.使用间距更小的双缝 B 32 解析：将单缝向双缝靠近，对从目镜中观察到的条纹个数无关，A错误；由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，将红色滤光片换成绿色滤光片，光的频率变大，波长变小，干涉条纹间距Δx变小，则从目镜中观察到的条纹个数增多，B正确；使用间距d更小的双缝，由干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，干涉条纹间距Δx变大，观察到的条纹个数减少，C错误。 2 3 1 33 (2)某次测量时，选用的双缝的间距为0.30 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，叉丝中心线对准第1条亮纹中心时读数为21.75 mm，旋转测量头旋钮，叉丝中心线对准第4条亮纹中心时读数如图2所示，则读数为________mm。所测单色光的波长为____________m(结果保留两位有效数字)。  2 3 1 29.30　 6.3×10－7 34 解析：由题图2可知，对准第4条亮纹中心时读数为l4＝29 mm＋6× 0.05 mm＝29.30 mm 条纹间距Δx＝ mm≈2.52 mm 由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可得λ＝ m＝6.3×10－7 m。 2 3 1 35 3.(8分)做“用双缝干涉测光的波长”实验时，使用的双缝间距d＝0.20 mm，双缝到光屏的距离l＝600 mm，观察到的干涉条纹如图甲所示。 2 3 1 36 (1)在测量头上的是一个螺旋测微器(又叫“千分尺”)，分划板上的刻度线处于x1、x2位置时，对应的示数如图乙所示，则相邻亮纹的间距Δx＝_____________mm(结果保留三位小数)。  2 3 1 解析：螺旋测微器读数为x1＝2 mm＋19.0×0.01 mm＝2.190 mm，x2＝7.5 mm＋36.3×0.01 mm＝7.863 mm，则相邻亮纹的间距Δx＝≈1.418 mm。 1.418(±0.001) 37 (2)计算单色光的波长的公式λ＝___________(用l、d、x1、x2表示)。  2 3 1 解析：根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可得 λ＝Δx＝。 38 (3)代入数据计算单色光的波长λ＝___________m(结果保留两位有效数字)。  2 3 1 解析：代入数据可得 λ＝ m≈4.7×10－7 m。 4.7×10－7 39 (4)图丙为实验装置示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，屏上O点处为一亮条纹。若实验时单缝偏离光轴，向右微微移动，则可以观察到O点处的干涉条纹________。  A.向左移动　　　 B.向右移动 C.间距变大 D.间距变小 2 3 1 A 40 解析：根据Δx＝λ可知，实验时单缝偏离光轴，向右微微移动，因双缝间距、双缝到光屏的距离及光的波长都不变，所以条纹间距不变，由于主光轴变得倾斜，可以观察到O点处的干涉条纹向左移动，故A正确。 2 3 1 41 $$