4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长(Word讲义)-【满分思维】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册学生用书（人教版）

4　实验:用双缝干涉测量光的波长 【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　　　　.  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Δx=λ,故有λ=　　　　,测出d、l、Δx即可算出光的波长.  (2)实验中,双缝间的距离d是已知的,双缝到屏的距离l可以用　　　　测出,相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx用　　　　测出.  【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、　　　　.  【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8 cm左右.  2.观察白光的双缝　　　　现象.  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n个亮条纹间的距离a,则相邻两亮条纹间的距离为Δx=　　　　.  4.利用已知的双缝间距d,用刻度尺测出双缝到屏的距离l,根据公式λ=　　　　计算出波长.  5.更换d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　　　　.  【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. 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. (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Δx代入公式 (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 (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A位置时游标卡尺的读数为27.50 mm,在图中B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Δx=　　　　 mm.(计算结果保留两位有效数字)  (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 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 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 (　) 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 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;  (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　　　　　mm;  (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17.332 mm,已知装置中双缝间距为0.2 mm,双缝到屏的距离是1.0 m,则测得此单色光的波长为　　　　　 m(保留两位有效数字);  (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”).  学科网（北京）股份有限公司 $ 4　实验:用双缝干涉测量光的波长 [实验思路] 1.(1)干涉图样　(2)波长 2.(1)明暗相间　Δx　(2)刻度尺　测量头 [实验器材] 刻度尺 [物理量的测量] 1.共轴　2.干涉　3.中心　　 4.Δx　5.波长　6.波长 例1　(1)C　(2)AD　(3)0.60　(4)BC [解析] (1)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Δx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. (2)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;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. (3)图丙的读数为31 mm+2×0.05 mm=31.10 mm,则相邻两条亮条纹中心间距Δx= mm=0.60 mm. (4)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Δx=λ,可知不影响条纹间距,故A错误;若使用间距更大的双缝,即d变大,根据Δx=λ,可知条纹间距Δx减小,则可以增加观察的条纹数目,故B正确;若使用波长更短的光,根据Δx=λ,可知条纹间距Δx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l,根据Δx=λ,可知条纹间距Δx增大,则观察到的条纹数目减少,故D错误. 随堂巩固 1.AC　[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. 2.B　[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Δx=λ,应该将屏向靠近双缝的方向移动从而减小l,或者增大双缝间距d,故D错误. 3.(1)滤光片　单色　(2)2.332(2.331~2.334均可) (3)6.0×10-7　(4)变大 [解析] (1)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. (2)手轮上的刻度读数为2 mm+0.01 mm×33.2=2.332 mm. (3)条纹间距Δx= mm=3 mm,根据Δx=λ,可得λ== m=6.0×10-7 m. (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,根据Δx=λ,可知光屏上相邻两亮条纹的中心间距变大. 学科网（北京）股份有限公司 $