2026届高考物理一轮复习讲义：用双缝干涉实验测量光的波长

该高中物理讲义聚焦“用双缝干涉实验测量光的波长”高考核心实验，围绕实验原理（Δx = Lλ/d）、操作要领、数据处理及误差分析构建知识体系，通过考点梳理（教材原型实验与创新拓展）、方法指导（条纹间距测量技巧）、真题训练（2025江西卷等典型例题），帮助学生系统掌握实验要点，突破难点。 讲义突出科学探究与模型建构，如结合洛埃德镜实验等效双缝模型，培养学生科学思维；设置分层练习（基础操作到创新应用），配合真题解析（如2025八省联考数据处理），确保高效复习，助力学生提升实验应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

用双缝干涉实验测量光的波长 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，掌握测量头测量条纹间距的方法。 1、 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 2、 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。 3、 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 考点一　教材原型实验 【例1】　(多选)(2025·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( 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 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。 【例2】　(2025·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。 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： 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 根据表中数据，判断单色光1为 绿光 (填“红光”或“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。 考点二　实验拓展与创新 【例3】　洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示，单色光从单缝S射出，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是S′。 (1) 通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝， S′ 相当于另一个“缝”。 解析　通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，S′相当于另一个“缝”。 (2) 实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h＝0.15 mm，单缝到光屏的距离D＝1.2 m，观测到第3条亮条纹中心到第12条亮条纹中心的间距为22.78 mm，则该单色光的波长λ＝ 6×10-7 m。(结果保留1位有效数字) 解析　第3条亮条纹中心到第12条亮条纹中心的间距为22.78 mm，则相邻亮条纹间距为Δx＝ m≈2.53×10-3 m，等效双缝间的距离为d＝2h＝0.30 mm＝3.0×10-4 m，根据双缝干涉条纹间距Δx＝λ，则有λ＝Δx＝ m≈6×10-7 m。 (3) 以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离 AC 。 A． 将平面镜稍向上移动一些 B． 将平面镜稍向右移动一些 C． 将光屏稍向右移动一些 D． 将光源由红色光改为绿色光 解析　根据双缝干涉条纹间距Δx＝λ可知，仅增大D、仅减小d或仅增大波长λ都能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离，所以A、C正确。 1． (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 B 。 A． B． B． D． 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) 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 B 。 A．增加　　　B．不变　　　C．减小 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) 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 AD (多选)。 A． 减小缝宽 B．使单缝靠近传感器 B． 增大缝宽 D．使单缝远离传感器 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。 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”)。 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。 1． (2025·八省联考云南卷)某同学通过双缝干涉实验测量发光二极管(LED)发出光的波长。图甲为实验装置示意图，双缝间距d＝0.450 mm，双缝到毛玻璃的距离l＝365.0 mm，实验中观察到的干涉条纹如图乙所示。 当分划板中心刻线对齐第1条亮条纹中心，手轮上的读数为x1＝2.145 mm；当分划板中心刻线对齐第5条亮条纹中心，手轮上的读数为x5＝4.177 mm。完成下列填空： (1) 相邻两条亮条纹间的距离Δx＝ 0.508 mm； 解析　相邻两条亮条纹间的距离为Δx＝＝ mm＝0.508 mm。 (2) 根据 B 可算出波长(填正确答案标号)； A．λ＝　　B．λ＝Δx　　C．λ＝ 解析　根据相邻两条亮条纹间的距离与光的波长关系Δx＝λ，可得波长为λ＝Δx，故选B。 (3) 则待测LED发出光的波长为λ＝ 626 nm(结果保留3位有效数字)。 解析　待测LED发出光的波长为λ＝Δx＝×0.508×10-3 m＝6.26×10-7 m＝626 nm。 2． (2024·广东佛山一中模拟)在利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距为d，双缝到光屏间的距离为L，在调好实验装置后，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹，当分划板在图甲中B位置时，对应游标卡尺读数如图乙所示，则： (1) 分划板在图甲中B位置时游标卡尺读数xB＝ 15.5 mm。 解析　由题图乙可知游标卡尺主尺刻度为15 mm，而游标尺为10分度值，精度为0.1 mm，游标尺第5格与主尺刻度对齐，可知游标尺读数为5×0.1 mm＝0.5 mm，分划板在题图甲中B位置时游标卡尺读数xB＝15 mm＋0.5 mm＝15.5 mm。 (2) 若分划板在图甲中A位置时游标卡尺读数为xA(xA<xB)，则该单色光的波长的表达式为λ＝ (用xA、xB及题中所给字母及必要的数字表示)。 解析　由条纹间距公式Δx＝λ，结合题图甲两分划板的位置可知，该单色光的波长为λ＝。 (3) 若用频率更高的单色光照射，同时增大双缝间的距离，则条纹间距 变窄 (填“变宽”“变窄”或“不变”)。 解析　光的频率与波长之间的关系为λ＝，可见频率越高，波长越短，而由Δx＝λ可知，若用频率更高的单色光照射，同时增大双缝间的距离d的情况下，条纹间距将变窄。 3． (2024·湖北黄冈模拟)在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，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。 (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，则相邻亮条纹的间距Δx＝ 1.420 mm(结果保留3位小数)。 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＋36.8×0.01 mm＝7.868 mm，则相邻亮条纹的间距Δx＝≈1.420 mm。 (2) 计算单色光的波长的公式λ＝ (用L、d、x1、x2表示)。 解析　根据干涉条纹公式Δx＝λ可得λ＝Δx＝。 (3) 代入数据计算单色光的波长λ＝ 4.7×10-7 m(结果保留2位有效数字)。 解析　代入数据可得λ＝ m≈4.7×10-7 m。 (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 。 A． 向左移动 B．向右移动 B． 间距变大 D．间距变小 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、波长都不变，所以条纹间距不变，由于主光轴变的倾斜，可以观察到O点处的干涉条纹向左移动，故A正确。 4． 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 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。(均选填“双缝”“单缝”或“滤光片”) 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) 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 D 。 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 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) 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 2.332(2.331～2.333均可) 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 15.325(15.324～15.326均可) mm，则这种单色光的波长为 6.5×10-7 m(最后一空结果保留两位有效数字)。 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) 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”)。 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。 5． 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。 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 10.50 cm，则两相邻暗条纹中心之间的距离Δx＝ 2.10 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。 (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＝ 0.10 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。 6． (2024·湖南师范大学附中调研)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 AC (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 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) 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 10.9 mm，B位置对应的读数为15.6 mm，则所测单色光的波长约为 624 nm(结果保留整数部分)。 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) 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 大于 (选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。 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。 学科网（北京）股份有限公司 $