第4章 4 实验：用双缝干涉测量光的波长（Word教参）-【精讲精练】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册（人教版）江苏专版

4　实验：用双缝干涉测量光的波长

[学业要求与核心素养]

[对应学生用书P113]

一、实验原理

由公式Δx＝λ可知，在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；l是双缝到屏的距离，可以测出。那么，只要测出相邻两明条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx，即可由公式λ＝Δx计算出入射光波长的大小。

二、实验器材

双缝干涉仪(包括：光具座、光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺等。

三、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，使双缝与单缝平行，二者间距约为5 cm～10 cm，这时可观察到白光的干涉条纹。

(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)使分化板的中心刻线对齐某条亮条纹的中央，如图所示。记下手轮上的读数a1，转动手轮，使分化板中心刻线移到另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，得出n个亮条纹间的距离为a＝|a2－a1|，则相邻两亮条纹间距Δx＝。

(3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)。

(4)重复测量、计算，求出波长的平均值。

(5)换用不同的滤光片，重复实验。

四、数据分析

1．用测量头测量某单色光干涉图样的条纹间距Δx＝。

2．用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(双缝间距d是已知的)。

3．将测得的l、d、Δx代入Δx＝λ，求出光的波长λ。重复测量、计算，求出波长的平均值。

[对应学生用书P114]

探究点一　对实验装置和原理的理解

　在用双缝干涉测光的波长实验中(实验装置如图)：

(1)下列说法错误的是________。(填选项前的字母)

A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝

B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐

C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝

(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图所示，其示数为________mm。

[解析]　(1)应先调节光源高度、遮光筒中心及光屏中心后再放上单、双缝，选项A不正确。测微目镜分划板中心刻线应与亮纹中心对齐，使得移动过程测出的条纹间距较为准确，选项B正确。测微目镜移过n条亮纹，则亮条纹间距Δx＝，选项C正确。故选A。

(2)主尺读数是1.5 mm，螺旋读数是47.0×0.01 mm，因此示数为1.970 mm。

[答案]　(1)A　(2)1.970

●名师点拨

实验注意事项

1．放置单缝和双缝时，必须使缝互相平行。

2．要保证光源、滤光片、单缝、双缝和屏的中心在同一条轴线上。

3．测量头的中心刻线要对应着亮纹的中心。

4．要多测几个亮纹中心间的距离，再求Δx。

探究点二　实验数据处理与误差分析

　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____________；

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________nm(结果保留3位有效数字)。

[解析]　(1)由Δx＝，因Δx越小，目镜中观察得条纹数越多，故B符合题意。

(2)由＝，λ＝

(3)λ＝＝＝6.3×10-7m＝630 nm。

[答案]　(1)B　(2)　(3)630

如图所示是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图，图中①是光源，②是滤光片，③