4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长(PPT课件)-【满分思维】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册配套课件（人教版）

4 实验：用双缝干涉测量光的波长 1 随堂巩固 ◆ ◆ 新课探究 课后习题 2 【实验思路】 1.实验目的 (1) 观察白光及单色光的双缝__________. (2) 测定单色光的______. 干涉图样 波长 3 2.实验原理 (1) 当两列单色光在空间相遇并发生干涉时,在接收屏上将出现__________的条 纹.两相邻亮(暗)条纹间的距离满足 ,故有_____，测出、、 即可 算出光的波长. 明暗相间 (2) 实验中,双缝间的距离是已知的,双缝到屏的距离 可以用________测出,相邻 两条亮(暗)条纹间的距离 用________测出. 刻度尺 测量头 4 【实验器材】 双缝干涉仪(包括光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃光屏)、 测量头、学生电源、导线、________. 刻度尺 5 【物理量的测量】 1.安装、调节双缝干涉仪,实验装置如图甲所示,使各部件水平、______,让单缝与 双缝间的距离在 左右. 共轴 2.观察白光的双缝______现象. 干涉 6 3.用单色光入射得到干涉条纹,如图乙所示.转动手轮,分划板会左右移动,使分划 板中心刻线对齐某亮条纹的______,测出个亮条纹间的距离 ,则相邻两亮条纹 间的距离为 ____. 中心 7 4.利用已知的双缝间距,用刻度尺测出双缝到屏的距离,根据公式 _____计算 出波长. 5.更换 值不同的双缝,观察干涉条纹间距的变化,并求出相应的______. 6.更换不同颜色的滤光片,观察干涉条纹间距的变化,并求出相应的______. 波长 波长 8 【注意事项】 1.实验时应调节各器件共轴,否则光无法到达光屏. 2.放置单缝和双缝时,必须使单缝与双缝平行. 3.测量条纹间距时,测量头分划板的中心刻线要对准亮条纹(或暗条纹)的中心. 9 例1 [2026·湖南雅礼中学高二月考] 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，装置 如图甲所示. 10 (1) 下列说法正确的是___.(填选项前的字母) A.单缝的作用是为了获得线光源，因此将光源换成激光后，没有单缝将无法看 到干涉条纹 B.在双缝的两条缝上分别加上红色和蓝色滤光片，则能在光屏上看到红蓝相间 的干涉条纹 C.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在光屏中心时，应取下单缝和双缝 D.为方便起见，可用测量头直接测出相邻两条亮条纹间的距离 代入公式 √ 11 [解析] 单缝的作用是为了获得线光源，将光源换成激光后，因为激光的相干性 好，所以没有单缝也能看到干涉条纹，故A错误；在双缝的两条缝上分别加上 红色和蓝色滤光片，就不是相干光源了，不会发生光的干涉现象了，则不能在 光屏上看到红蓝相间的干涉条纹，故B错误；调节光源高度使光束沿遮光筒轴 线照在光屏中心时，应取下单缝和双缝，故C正确；因为条纹间距比较小，如 果用测量头直接测出相邻两条亮条纹间的距离 代入公式，则误差会非常大， 所以都是采用读出几条条纹间距，然后代入公式计算相邻条纹间距，故D错误. 12 (2) 安装好实验仪器后，镇同学通过目镜观察到光屏上有光照亮，但没有看到 清晰的干涉条纹，则接下来需要进行的操作是_____.(填选项前的字母) A.调节凸透镜高度，使光聚焦在单缝上 B.保持测量头不动，直接用手转动整个遮光筒 C.保持其他光学元件不动，直接用手转动单缝 D.眼睛继续看目镜视野中的光屏，用手调节拨杆 √ √ 13 [解析] 凸透镜的作用是将平行的单色光聚焦于一点，以产生相干光源，观察到 干涉条纹不清晰，可调节凸透镜使光聚焦到单缝，故A正确；保持测量头不动， 直接用手转动整个遮光筒，这样不能改变到光屏上的光的传播情况，所以仍不 能看到清晰的条纹，故B错误； 14 在光屏上看到的干涉条纹不清晰，可能是单缝与双缝不平行，透射到光屏上的 光比较少，可以保持其他光学元件不动，不能直接用手转动单缝，应该眼睛继 续看目镜视野中的光屏，用手调节拨杆，使单缝和双缝平行，使之更容易发生 清晰的双缝干涉现象，从而使条纹变得清晰，故D正确，C错误. 15 (3) 正确操作后，镇同学用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图乙所示，分划 板在图中位置时游标卡尺的读数为，在图中 位置时游标卡尺读数如 图丙所示.则相邻两条亮条纹中心间距_____ .(计算结果保留两位有效数字) 0.60 [解析] 图丙的读数为 ，则相邻两条亮条纹中 心间距 . 16 (4) 蛟同学想要增加目镜视野中观察到的条纹数目，下列做法正确的是____. (填选项前的字母) A.适当减小单缝和双缝间的距离 B.使用间距更大的双缝 C.使用波长更短的光 D.将光屏向远离双缝的方向移动 √ √ 17 [解析] 蛟同学想要增加目镜视野中观察到的条纹数目，则需要减小条纹间距， 若适当减小单缝和双缝间的距离，根据 ，可知不影响条纹间距，故A错 误；若使用间距更大的双缝，即变大，根据 ，可知条纹间距 减小， 则可以增加观察的条纹数目，故B正确； 18 若使用波长更短的光，根据 ，可知条纹间距 减小，则可以增加观察 的条纹数目，故C正确；若将光屏向远离双缝的方向移动，增大了 ，根据 ，可知条纹间距 增大，则观察到的条纹数目减少，故D错误. 19 1.(器材的安装)(多选)某同学在做双缝干涉实验时,按装置图安装好实验装置,在光 屏上却观察不到干涉图样,这可能是由于( ) A.光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致,相差较大 B.没有安装滤光片 C.单缝与双缝不平行 D.光源发出的光束太强 [解析] 安装实验器材时要注意:光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合,光源与 光屏正面相对,滤光片、单缝和双缝的中心位置在遮光筒轴线上,单缝与双缝要相 互平行,才能使实验成功，还要保证光源发出的光束不要太暗,而滤光片是为了得 到单色光,选项A、C正确. √ √ 随 堂 巩 固 20 2.(实验操作)[2025·江苏南京高二期末] 某同学利用如图甲所示装置测量某种单 色光的波长，该同学通过测量头的目镜观察到如图乙所示的图像，下列说法中 正确的是( ) 随 堂 巩 固 21 A.凸透镜的作用是获得平行光 B.旋转测量头，可使分划板竖线与条纹平行 C.左右拨动拨杆，调节单缝可使条纹与分划板竖线平行 D.将屏向远离双缝的方向移动，可以增加从目镜中观察到的条纹个数 √ 随 堂 巩 固 22 [解析] 凸透镜的作用是使光汇聚到一点，故A错误；当分划板的中心刻线与亮 条纹不平行时，应该转动测量头，将图中分划板调到竖直方向并与干涉条纹平 行，左右拨动拨杆，调节单缝无法使条纹与分划板竖线平行，故B正确，C错误； 若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则应该减小条纹间距，由 ，应 该将屏向靠近双缝的方向移动从而减小，或者增大双缝间距 ，故D错误. 随 堂 巩 固 23 3.(实验原理及数据处理)[2026·浙江衢州二中高二月考] 某同学要用双缝干涉测 量某种单色光的波长，其实验装置如图甲所示. (1) 图甲中虚线框位置的组件名称是________，它的作用是获得______光； 滤光片 单色 [解析] 图甲中虚线框位置的组件名称是滤光片，它的作用是获得单色光. 随 堂 巩 固 24 (2) 做实验时，该同学先将测量头的分划板中心刻度线与某亮纹中心对齐，将 该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的刻度如图乙所示，读数为______________ ________________ ； 均可 [解析] 手轮上的刻度读数为 . 随 堂 巩 固 25 (3) 该同学接着转动手轮，当分划板中心刻度线与第6条亮纹中心对齐时，读数 是，已知装置中双缝间距为，双缝到屏的距离是 ，则测 得此单色光的波长为___________ (保留两位有效数字)； [解析] 条纹间距，根据 ，可得 . 随 堂 巩 固 26 (4) 在其他条件不变的情况下，仅将光的波长换成较大的做实验，则光屏上相 邻两亮条纹的中心间距______(选填“变大”“变小”或“不变”). 变大 [解析] 在其他条件不变的情况下，仅将光的波长换成较大的做实验，根据 ，可知光屏上相邻两亮条纹的中心间距变大. 随 堂 巩 固 27 课后习题 28 甲 1.(6分)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验 中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具 座上，如图甲所示.接通电源使光源正常工作. (1) (1分)、、 三个光学元件依次为___.(填选项前的字母) A.滤光片、单缝、双缝 B.滤光片、双缝、单缝 C.单缝、滤光片、双缝 D.双缝、滤光片、单缝 [解析] 光从透镜射出后，经过滤光片，增强光的单色性，然后经过单缝，使光 的平行性更好，最后经过双缝，发生干涉现象，故A正确，B、C、D错误. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 29 (2) (2分)某同学测出记录的第1条亮条纹中心到第5条亮条纹中心的距离为 ， 若双缝间距为，像屏与双缝间距离为，计算该单色光波长的表达式为 ____(用题中字母表示). 甲 [解析] 由公式可得 ，可得该单色光波长的表达式为 . 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 30 甲 (3) (1分)在双缝干涉实验中，用绿色激光 照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出 干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮 条纹的间距，可选用的方法有______. (填选项前的字母) A.改用红色激光 B.改用蓝色激光 C.减小双缝间距 D.将屏幕向远离双缝的位置移动 E.将光源向远离双缝的位置移动 √ √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 31 [解析] 由上式可知，要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可改用波长更长 的红色激光、减小双缝间距 或将屏幕向远离双缝的位置移动增加像屏与双缝间 距离，故A、C、D正确，B、 错误. 甲 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 32 (4) (2分)有位同学通过测量头观察到如图乙所示清晰的干涉图样，出现这种现 象的原因是___.(填选项前的字母) 乙 A.单缝和双缝没有调平行 B.光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏没有调共轴 C.测量头过于左偏，应调节测量头上的手轮，使它适当右移 D.测量头过于右偏，应调节测量头上的手轮，使它适当左移 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 33 [解析] 由干涉图样可以看出，干涉条纹清晰，亮度正常，只是条纹偏离位置， 所以出现这种现象的原因可能是测量头过于右偏，应调节测量头上的手轮，使 它适当左移，故D正确，A、B、C错误. 乙 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 34 2.(6分)[2026·湖北武汉高二期中] 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将器 材按要求安装，如图甲所示，现选用缝间距 的双缝片，像屏与双 缝片间的距离 . 甲 乙 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 35 (1) (2分)关于该实验，下列说法正确的是___.(填选项前的字母) A.若想减少从目镜中观察到的条纹个数，可增大双缝间距 B.若要将红光干涉更换成绿光干涉，需要更换单缝 C.将滤光片由红色换成蓝色，其他条件保持不变，干涉条纹间距变窄 甲 乙 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 36 [解析] 若想减少从目镜中观察到的条纹个数，则条纹的宽度 将增大，根据相 邻条纹间的距离为 ，可减小双缝间距，故A错误；若要将红光干涉更 换成绿光干涉，需将红色滤光片换成绿色滤光片，不需要更换单缝，故B错误； 若将滤光片由红色换成蓝色，则波长变小，根据 ，可知，则毛玻璃上 的干涉条纹间距将变窄，故C正确. 甲 乙 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 37 (2) (4分)某次实验中，已知单缝宽度 ，单缝到毛玻璃距离 ，双缝宽度，双缝到毛玻璃距离 ，将分划 板中心线对准左边某亮纹中心时计数为1，手轮上读数为 ；接着转动 手轮，使分划板中心刻线扫到第6条亮条纹中心，此时手轮上示数如图乙所示， 读数______.该光的波长___________ (结果保留两位有效数字). 24.55 甲 乙 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 38 [解析] 20分度游标卡尺精确度为 ，读数 ；相邻亮条纹间距为 ，根据 ，得 . 甲 乙 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 39 3.(10分)现有毛玻璃屏、双缝、白光光源 、单缝和透红光的滤光片等光学元件， 要把它们放在如图甲所示的光具座上组成双缝干涉装置，用以测量红光的波长. 甲 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 40 甲 (1) (2分)本实验的步骤有： ①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮； ②按合理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用米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) 测量数条亮条纹间的距离. 在操作步骤②时还注意单缝、双缝的方 向应__________. 相互平行 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 41 [解析] 单缝、双缝的方向应相互平行，因为光是横波，不平行的细缝会阻断横 波，影响光的传播. 甲 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 42 (2) (6分)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乙所示，记下此时图乙手轮上的示数为_____ __ ，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， 记下此时图丙手轮上的示数为_______，求得相邻亮条纹的间距 ______ . 2.320 13.870 2.310 乙 丙 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 43 [解析] 乙的示数为 ，丙的示数为 ，相邻亮条纹的间距 . 乙 丙 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 44 (3) (2分)已知双缝间距为，测得双缝到屏的距离为 ，则 所测红光波长为_____ . 660 甲 [解析] 由 得 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 45 4.(10分)[2025·北京海淀区高二期末] 某实验小组的同学测量某种单色光的波长. (1) (2分)利用图甲所示装置实验时，接通电源使光源发光，调整仪器从目镜中 可以观察到干涉条纹.若想增加从目镜中观察到的条纹个数，下列操作可行的是 ___.(填选项前的字母) 甲 A.将单缝向双缝靠近 B.将光屏向靠近双缝的方向移动 C.将光屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 46 [解析] 根据 可知将光屏向靠近双缝的方向移动、使用间距更大的双缝 均可以减小条纹间距 ，达到增加从目镜中观察到的条纹个数的目的，故选B. 甲 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 47 (2) (2分)若双缝的间距为，屏与双缝间的距离为，测得第1条亮纹中央到第 条亮纹中央的间距为，则所测量的单色光波长 _ _____. [解析] 依题意可得，解得 . 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 48 (3) (6分)图乙所示为另一种观察干涉的装置，单色光从单缝 射出，一部分入射 到平面镜后反射到光屏上，另一部分直接投射到光屏上，在光屏上两光束交叠 区域里将出现干涉条纹.单缝通过平面镜成的像是 (图中未画出)，可以把单缝 和它的虚像 看成是产生干涉图样的两个相干光源.某同学用该装置进行实验. 乙 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 49 ① (2分)通过画图进行光路分析，标出光屏 上出现干涉条纹的范围. [答案] 如图所示 [解析] 画出单缝光源的入射和反射光线，在光屏上两光束交叠区域里将出现 干涉条纹. 乙 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 50 ② (2分)若实验中已知单缝到平面镜的垂直距离，单缝到光屏的距离 ，观测 到第3条亮纹中央到第12条亮纹中央的间距为，则该单色光的波长 _____. 乙 [解析] 相邻亮条纹间距为，根据 ，联立解得 . 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 51 乙 ③ (2分)为减小测量过程中的误差，需 要增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离， 以下操作中可能成功的是_____. (填选项前的字母) A.将平面镜稍向上移动一些 B.将平面镜稍向下移动一些 C.将光屏稍向左移动一些 D.将光屏稍向右移动一些 [解析] 若要增大条纹间距，可以增大，即将光屏向右移动，减小 ，即将平面 镜稍向上移动一些，故选A、D. √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 52 $