13.3.2 实验：用双缝干涉测量光的波长 学案-2026届高考物理一轮复习

该高中物理学案系统梳理“用双缝干涉实验测量光的波长”实验专题，涵盖实验原理、操作要领、数据处理及误差分析，按“原理-操作-数据-误差”逻辑构建知识网络，通过问题链（如测量头读数方法探究）和任务驱动（如条纹间距计算任务）引导学生自主梳理实验步骤与公式推导，形成层次分明的知识框架。 亮点在于自主诊断与科学探究素养培养，设置2024年高考真题及变式训练（如江西卷装置排序题、河北卷波长计算），学生通过课后巩固题（游标卡尺读数练习、条纹不平行误差分析）自主发现薄弱环节，培养科学思维与科学探究能力。每个模块配有数据处理模板和误差归因表，帮助学生建立个性化实验认知，教师可依据学情精准指导，支持因材施教。

第13章 光 第3讲 第2课时 实验 用双缝干涉实验测量光的波长（2026年高考） 第13章 光 第3讲 第2课时 实验 用双缝干涉实验测量光的波长 课堂讲解 一、原理与操作 装置及 原理 甲 乙　　　　　　　丙 测出图乙中的d和l。用图丙中的测量头测出两条相邻亮条纹间距Δx，由Δx＝λ计算出波长λ 操作要领 1.安装仪器 (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，使双缝和单缝平行。 操作要领 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x1；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条亮条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数x2，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 二、数据处理方法 用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l，由公式Δx＝λ得λ＝Δx，计算波长，重复测量、计算，求出波长的平均值。 三、实验误差和注意事项 误差分析 (1)双缝到光屏的距离l的测量存在误差。 (2)测量条纹间距Δx带来的误差 ①干涉条纹没有调整到最清晰的程度。 ②分划板中心刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于亮条纹中心。 ③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。 ④误认为Δx为亮(暗)条纹的宽度 注意事项 (1)调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度。 (2)放置单缝和双缝时，缝要相互平行。 (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 例1、(多选)(2024·江西卷)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( ) 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 变式1、(2024·河北卷节选)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。 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 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： 根据表中数据，判断单色光1为 (填“红光”或“绿光”)。 例2、(2024·上海卷)在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，双缝间距为d，双缝到光强分布传感器距离为L。 (1)实验时测得N条暗条纹间距为D，则激光器发出的光波波长为 。 A． B． C． D． (2)在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，测得的干涉条纹间距与不加偏振片时相比 。 A．增加　　　B．不变　　　C．减小 (3)移去偏振片，将双缝换成单缝，能使单缝衍射中央亮纹宽度增大的操作有 (多选)。 A．减小缝宽 B．使单缝靠近传感器 C．增大缝宽 D．使单缝远离传感器 变式2、(2024·广东深圳第一次调研)某实验小组使用图甲所示的装置测量某红色激光的波长。用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝间的宽度d＝0.2 mm。激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示，由刻度尺读出A、B两亮条纹间的距离x＝ 65.0 mm。通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离L＝2.0 m，已知＝(Δx为相邻两条亮条纹间的距离)，则该激光的波长λ＝ 6.50×10-7 m。如果用紫色激光重新实验，那么相邻亮条纹间距会 变小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 课后巩固 1、某同学利用图1所示的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)关于本实验，下列说法正确的是 (多选)。 A．若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮，则可能是因为光源、单缝、双缝与遮光筒不共轴 B．A处为单缝、B处为双缝，滤光片在A和B之间 C．A处为单缝、B处为双缝，滤光片在凸透镜和A之间 D．若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则可以换用间距更小的双缝 (2)某次测量时，选用的双缝的间距为0.4 mm，测得屏与双缝间的距离为0.5 m，用某种单色光实验得到的干涉条纹如图2所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺的读数也如图2中所示，则A位置对应的读数为 mm，B位置对应的读数为15.6 mm，则所测单色光的波长约为 nm(结果保留整数部分)。 (3)若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，如图3所示，在这种情况下测量相邻条纹间距Δx，则波长λ的测量值 (选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。 2、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。 (1)实验前打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮；然后光具座上先放置b 和c ，再放置a ，就可以观察到单色光的双缝干涉图样。(均选填“双缝”“单缝”或“滤光片”) (2)如图乙所示，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．仅拨动拨杆 B．仅旋转单缝 C．仅前后移动凸透镜 D．仅旋转毛玻璃处的测量头 (3)实验中已知双缝间的距离d＝0.4 mm，双缝到光屏的距离L＝1.6 m，某种单色光照射双缝时，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丙所示为 mm；然后同方向转动手轮，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丁所示为 mm，则这种单色光的波长为 m(最后一空结果保留两位有效数字)。 (4)上述实验中，若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则相邻亮条纹中心间距 减小 (选填“增大”“减小”或“不变”)。 本节课反馈（学生填写建议并反馈本节课掌握情况）： 参考答案 课堂讲解 例1、 答案 AC 解析　进行双缝干涉测光的波长实验，光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、测量头等元件，故A错误；透镜的作用是使光更集中，故B正确；单缝的作用是获得线光源，故C正确；根据条纹间距公式Δx＝·λ可知双缝间距d越小，相邻亮条纹的间距较大，测量头中观察到的条纹数目越少，故D错误。 变式1、答案 绿光 解析　根据Δx＝λ，可得λ＝，由题表中数据可知Δx1＝ mm＝1.608 mm，Δx2＝ mm＝1.928 mm，故Δx1<Δx2，则 λ1<λ2，已知绿光的波长小于红光波长，则单色光1是绿光。 例2、 答案 （1）B （2）B （3）AD （1） 解析　N条暗条纹间距为D，说明条纹间距Δx＝，又Δx＝λ，解得λ＝，故选B。 （2）解析　加偏振片不会改变光的波长，因此条纹间距不变，B正确。 （3）解析　移去偏振片，将双缝换成单缝，则会发生单缝衍射现象，根据单缝衍射规律，减小缝的宽度、增加单缝到光屏的距离可以增大中央亮纹宽度。故选AD。 变式2、答案 6.50 mm 6.50×10-7 m 变小 解析　刻度尺的最小刻度值为1 mm，由刻度尺读出A、B两亮条纹间的距离为65.0 mm。由题图乙可知Δx＝＝ mm＝6.50 mm，由＝可得λ＝＝ m＝6.50×10-7 m。如果用紫色激光重新实验，由于紫色激光的波长较小，由＝可知，d、L不变，则相邻亮条纹间距会变小。 课后巩固 1、 答案 （1）AC （2）0.78 mm 624 nm （3）大于 （1）解析　该实验中若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮，可能是因为光源、单缝、双缝与遮光筒不共轴，故A正确；为获取两个单色线光源，A处应为单缝、B处应为双缝，滤光片在凸透镜和A之间，故B错误，C正确；若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹间距Δx将减小，根据相邻亮条纹间的距离Δx＝λ可知，应使用间距更大的双缝，故D错误。 （2）解析　该游标卡尺的精度为0.1 mm，则在A位置时游标卡尺读数xA＝10 mm＋9×0.1 mm＝10.9 mm 相邻条纹间距Δx＝ mm≈0.78 mm 由Δx＝λ可得所测单色光的波长λ＝＝ m＝6.24×10-7 m＝624 nm。 （3）解析　若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，在这种情况下测量相邻条纹间距Δx时，将导致测量值Δx大于实际值，由λ＝可知，λ的测量值也将大于实际值。 2、 答案（1 ）单缝 双缝 滤光片 （2）D （3）2.332 mm(2.331～2.333均可) 15.325 mm(15.324～15.326均可) 6.5×10-7 m （4）减小 （1）解析　观察单色光的双缝干涉图样实验中，通过滤光片获得单色光，通过单缝获得线光源，通过双缝获得相干光，故光具座上先放置b单缝和c双缝，再放置a滤光片，就可以观察到单色光的双缝干涉图样。 （2）解析　若要使得分划板中心刻线与干涉条纹平行，仅旋转毛玻璃处的测量头即可，故选D。 （3）解析　由题图丙可知示数为2 mm＋0.332 mm＝2.332 mm(2.331～2.333均可) 由题图丁可知示数为15 mm＋0.325 mm＝15.325 mm(15.324～15.326均可) 由Δx＝λ得λ＝＝ m≈6.5×10-7 m。 （4）解析　若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则λ减小，由Δx＝λ可知相邻亮条纹中心间距减小。 第 1 页 共 2页 学科网（北京）股份有限公司 $