第四章 4. 实验：用双缝干涉测量光的波长-【新课程能力培养】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册学习手册（人教版）

N 高中物理选择性必修第一册（人教版） B.将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，条 纹变疏 C.将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动 D.将上玻璃板平行上移，条纹远离劈尖移动 思路点拨 从空气膜的上、下表面分别反射的 两列光是相干光，其路程差为空气层厚 度的2倍，当路程差为△x=入时，此处 表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空 气层的厚度差为分， 从而可求解。 P变式训练② (多选)如图所示为一 竖直的肥皂膜的横截面，用 单色光照射薄膜，在薄膜上 产生明暗相间的条纹，下列 说法正确的是（) 变式训练2题图 A.薄膜上产生的干涉条纹是竖直的 B.用蓝光照射薄膜所产生的干涉条纹的间 距比用红光照射时的小 C.干涉条纹是光线在薄膜前、后两表面反 射形成的两列光波叠加的结果 D.干涉条纹的间距是不相等的 4.实验：用双缝 知识梳理 川知识点用双缝干涉测量光的波长 实验原理。 1.实验装置如图所示。 76)学 情境拓展 如图为利用光学干涉原理测量滚珠K直 径的装置。将标准立方体玻璃块G放在平板 H2上，上面盖一块标准平面玻璃板H1,使 中间空气层形成劈尖，劈尖开口间距d(未 知)远小于玻璃块G的边长。用单色光从上 方垂直照射玻璃板H,在玻璃板H与玻璃 块G之间的劈尖处得到了等距干涉条纹。滚 珠K与玻璃板H,的接触点为M,滚珠K和 玻璃块G接触。已知相邻亮条纹间距为△x, 再结合下列哪个选项中的数据可以求解滚珠 K的直径( 情境拓展题图 A.玻璃板H的厚度h1、平板H的厚度h2 B.M点与玻璃板H1右端的距离 C.单色光的波长入、玻璃板H的厚度h1 D.单色光的波长入、标准立方体玻璃块G的 棱长a F涉测量光的波长 光源透镜单缝 双缝遮光筒 毛玻璃 目镜 2.实验器材。 光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、 双缝、遮光筒、毛玻璃、测量头。另外，还 有学生电源、导线、刻度尺等。 单缝：作为线光源：双缝：作为两个相 干光源；滤光片：装在单缝前，使光成为单 色光；毛玻璃：在毛玻璃上观察干涉条纹； 透镜：使射向单缝的光更集中。 3.数据分析。 (1)安装测量头，调节至可清晰观察到干涉 条纹。如图所示。 (2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中 心，记下手轮上的读数a,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心，记 下此时手轮上的读数2，将该条纹记 为第n条亮条纹，则相邻两亮条纹间距 (3)用刻度尺测量双缝到屏间的距离L(d 是双缝间的距离)。 (4)重复测量、计算，求出波长的平均值。 4.误差分析。 减小误差的方法。 (1)L的测量：使用毫米刻度尺测量，可多 测几次求平均值。 (2)△x的测量：使用测量头测量，测出n 条亮条纹间的距离a,则 ，同 样可以多测几次求平均值，进一步减 小实验误差。 5.注意事项。 (1)放置单缝和双缝时，必须使缝平行。干 第四章光。 涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不 平行。 (2)要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光 屏的中心在同一条轴线上。 (3)测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹 不平行，可转动测量头解决。 要点突破 川要点1实验原理与实验操作 1.光源灯丝最好是线状灯丝，并与单缝平行 且靠近。 2.实验时应调整光源、单缝、双缝和光屏、 测量头共轴，单缝和双缝安装时应竖直且 相互平行，遮光筒的轴线要与光具座导轨 平行，若不共轴或单缝与双缝不平行，则 会引起干涉条纹亮度小、不清晰，不便于 观察和测量。 3.白光干涉观察到的是彩色条纹，中央亮条 纹的中间部分是白色，边缘是红色。 例1现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源 C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元 件，要把它们放在如图所示的光具座上组装 成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。 遮光简 例1题图 (1)将白光光源C放在光具座最左端，依次 放置其他光学元件，由左至右，表示各 光学元件的字母排列顺序应为C、 、A。 (2)本实验的步骤有： 学 77 N 高中物理选择性必修第一册（人教版） ①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度， 使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮。 ②按合理的顺序在光具座上放置各光学元 件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴 线上 ③用刻度尺测量双缝到屏的距离。 ④用测量头（其读数方法同螺旋测微器）测 量数条亮纹间的距离。 在操作步骤②时还应注意 和 思路点拨 掌握实验原理，熟悉操作过程是解 决实验问题的关键。 变式训练● 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中： (1)将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹 中心对齐，将该亮条纹定为第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，记下此时 图乙中手轮上的示数为 mm,求 得相邻亮条纹的间距△x为 mm。 E35 E40 30H+35 0日 (10 分 乙 变式训练1题图 (2)已知双缝间距d为2.0x104m,测得双 缝到屏的距离1为0.700m,由计算公 式λ= 求得所测红光波长为 mm。 78)学 川要点2数据处理与误差分析 光波波长很小，△x、1的测量对波长入 的影响很大。用毫米刻度尺测量，△x用测 量头上的游标尺测量。实验时可测多条亮条 纹间距求△x及采用多次测量求入的平均值 来减小误差。应注意： (1)干涉条纹应调整到最清晰的程度。 (2)△x不是亮（暗）条纹的宽度。 (3)分划板刻线应与干涉条纹平行，中心刻 线应恰好位于条纹中心。 (4)测量多条亮条纹间的距离时，此间距中 的条纹数应准确。 例2在“用双缝干涉测量光的波长”实 验中： 光源滤光片单缝双缝 遮光筒 乙 例2题图 (1)下列说法哪一个是错误的() 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.测量某条干涉亮条纹位置时，应使 测微目镜分划板中心刻线与该亮条 纹的中心对齐 C.为了减小测量误差，可用测微目镜 测出n条亮条纹间的距离a,求出相 邻两条亮条纹间距△x=a n-l (2)测量某亮条纹位置时，手轮上的示数如 图乙所示，其示数为 mm 思路点拨 在“用双缝干涉测量光的波长”的 实验中，让光源通过滤光片获得单色光， 让单色光通过单缝，获得线光源，让单 色的线光源通过双缝在光屏上产生干 涉条纹。手轮的读数等于固定刻度读数 加上可动刻度读数，需估读。关键是会 用手轮读数并且明确“用双缝干涉测量 光的波长”的实验中的操作步骤与注意 事项。 情境拓展 1801年，托马斯·杨进行了著名的杨氏 5.光的 知识梳理 1.定义：光绕过 偏离直线传播的 现象。 2.产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的 尺寸接近光的波长或比光的波长还小。 3.衍射图样。 (1)单缝衍射：中央条纹为 ，离中 央条纹越远，亮条纹的宽度 亮度 。 白光衍射时，中央仍为 最靠近中央的是 最远离中央的是 ；狭缝越窄， 第四章光。 双缝干涉实验，有力地支持了光的波动说。 如图甲所示是双缝干涉实验装置的示意图， 某次实验中，利用黄光得到的干涉条纹如图 乙所示。为了增大条纹间距，下列做法中可 行的是() 滤光片单缝双缝 遮光筒 光屏 光源 目镜 乙 情境拓展题图 A.只增大滤光片到单缝的距离 B.只增大双缝间的距离 C.只增大双缝到屏的距离 D.只把黄色滤光片换成绿色滤光片 衍射 中央亮条纹 (2)圆孔衍射：明暗相间的 (3)圆盘衍射（泊松亮斑）。 泊松亮斑：光照射到一个半径很小的圆 盘上，在圆盘的阴影中心出现的 这是光的 的有力证据之一。白光的 圆盘衍射图样中央亮圆为 周围是 学 79同理，当上玻璃板平行上移时，条纹向着劈尖移动，且 间距不变，C正确，D错误。 变式训练2BC 情境拓展 D【解析】对于空气劈尖干涉，相邻亮条纹（或暗 条纹)对应空气层厚度差为号，设相邻亮条纹间距为 入 △x,空气劈尖的夹角为6，则有sin9=2 。又6很小， 则有m国：应兰。设演珠K的直径为D,作 出几何关系如图所示，由几何关系可得tam=-D= D 2 2a-D,又an0=7人=，联立解得D=2+n0 2a D 2Ax a 4+,可知要测量滚珠K的直径D,则需要测量单色 4a△x 光的波长、标淮立方体玻璃块G的棱长a。故选D。 H G H2 情境拓展题答图 "4.实验：用双缝干涉测量光的波长 知识梳理 知识点 3.2)A=42)4= n-1 要点突破 例1(1)EDB(2)放置单缝、双缝时， 必须使缝平行单缝、双缝间的距离要适当【解析】 (1)滤光片E可以从白光中选出单色红光，单缝D是获 取线光源，双缝B是获得相干光源，最后成像在毛玻璃 屏A上。所以排列顺序为C、E、D、B、A。(2)在操 作步骤②时应注意的事项：放置单缝、双缝时，必须使 缝平行：单缝、双缝间的距离要适当。 变式训练(1)13.8702.310(2)号4x6.6x10~ 例2(1)A(2)1.970【解析】(1)调节光源 高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需要放单缝 和双缝，A错误；测量某条干涉亮条纹位置时，应使测 参考答案与解析 微目镜分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，B正 确；n条亮条纹之间有n-1个间距，相邻条纹的间距 △=号，C正确。(2)手轮的读数为15m+0.01× 47.0mm=1.970mm。 情境拓展 C【解析】根据条纹间距公式△x=可知，增大滤 光片到单缝的距离，对条纹间距△x没有影响：增大双 缝间的距离d,条纹间距△x将减小；增大双缝到屏的距 离1，条纹间距△x将增大；把黄色滤光片换成绿色滤光 片，则色光的波长入变小了，条纹间距△x也将减小。 故选C。 ●m5.光的衍射 知识梳理 1.障碍物3.(1)亮条纹越窄越暗白光紫 光红光越暗(2)不等距圆环(3)亮斑波动 说白色彩色圆环 要点突破 例1D【解析】当孔足够大时，由于光的直线传 播，所以屏上首先出现的是三角形光斑，之后随着孔的 继续缩小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故为小圆 形光斑，随着孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长相当 时，出现明暗相间的衍射条纹，最后随孔的闭合而全部 消失，所以D正确。 变式训练1衍射小于 例2C【解析】根据干涉和衍射的条件，两块玻 璃板的空气层形成薄膜干涉，白炽灯发出的光通过狭缝 会发生衍射现象。 变式训练2AB 情境拓展 D【解析】当障碍物的尺寸与波的波长相当，或小 于波的波长，会发生明显的衍射现象，该装置运用了光 的衍射现象，与激光通过单缝看到的衍射条纹是相同 的，即产生不等间距条纹、中央条纹特别宽，两侧条纹 较窄，条纹对称分布。故选D。 "6.光的偏振激光 知识梳理 1.沿一切方向振动相同2.方向振动横波 3.(1)平行(2)通过 33