2026届高考物理一轮复习讲义：第十五章 实验十八 用双缝干涉实验测光的波长

  实验十八  用双缝干涉实验测光的波长

一、实验目的

1．理解双缝干涉实验原理。

2．观察双缝干涉图样，掌握实验方法。

3．测定单色光的波长。

二、实验原理

如图所示，光源发出的光，经过滤光片后变成单色光，再经过单缝S时发生衍射，这时单缝S相当于一个单色光源，衍射光波同时到达双缝S1和S2之后，S1、S2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源，产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮（暗）条纹间的距离Δx与入射光波长λ、双缝间距离d及双缝与屏的距离l有关，其关系式为：Δx＝，因此，只要测出Δx、d、l即可测出波长λ。

      

两条相邻亮（暗）条纹间的距离Δx用测量头测出。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图丙所示。

三、实验器材

双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺。

四、实验步骤

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，如图甲所示。

（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，如图乙所示，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．根据条纹间距公式Δx＝得λ＝，其中d为双缝间距，l为双缝到光屏的距离。

3．测量时需测量多组数据，求λ的平均值。

六、误差分析

1．双缝到光屏的距离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。

（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。

（2024·河北·历年真题）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1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：

根据表中数据，判断单色光1为__________（填“红光”或“绿光”）。

答案  绿光

解析  根据，可得

由图表代入数据可知 mm＝1.608 mm， mm＝1.928 mm

故，则

已知绿光的波长小于红光波长，则单色光1是绿光。

（2025·湖南常德·联考题）某同学利用如图所示装置测量某种单色光波长。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________。

A．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所致

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，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所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺的读数也如图中所示，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，如图所示，在这种情况测量相邻条纹间距Δx，则波长λ的测量值________（填“大于”“小于”或“等于”）实际值。

答案　（1）AC　（2）10.9　624　（3）大于

解析　（1）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所致，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为Δx＝可知，应使用间距更大的双缝，故D错误。

（2）该游标卡尺的精度为0.1 mm，则在A位置时游标卡尺读数为xA＝10 mm＋9×0.1 mm＝10.9 mm，相邻条纹间距Δx＝ mm＝0.78 mm，由Δx＝可得所测单色光的波长为λ＝＝ m＝6.24×10－7 m＝624 nm。

（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，在这种情况测量相邻条纹间距Δx时，将导致测量值Δx大于实际值，由λ＝知，λ的测量值也将大于实际值。

注意事项

1．透镜的作用是使射向单缝的光更集中。

2．注意调节光源的高度和角度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。