第十四章 實驗十八 用雙縫干涉實驗測量光的波長

第十四章光學實驗十八用雙縫干涉實驗測量光的波長單擊此處添加正文，文字是您思想的提煉，請盡量言簡意賅的闡述觀點。教材幫讀透教材融會貫通高考幫研透高考明確方向03練習幫練透好題精準分層目錄Contents單擊此處添加標題01單擊此處添加標題02新高考光學作為必考后，光的干涉實驗開始作為選擇題出現(xiàn)，2023年中江蘇T6也

考查了該實驗，實驗一般只有2個題，因此在實驗中會輪流考查，也可能在選擇題

中考查.預計2025年高考中，選擇題和實驗題均有可能考查.1.實驗目的(1)了解光產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條件；(2)觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣；(3)掌握用測量頭測量條紋間距的方法；(4)測量單色光的波長.2.實驗原理單色光通過單縫后，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，圖樣中相鄰兩條亮(暗)條紋間距

Δx與雙縫間距d、雙縫到屏的距離l、單色光波長λ之間滿足λ＝[1]

?.

3.實驗器材雙縫干涉儀(光具座、單縫片、雙縫片、濾光片、遮光筒、光屏、光源、測量頭)、

電源、導線、刻度尺.4.實驗步驟(1)器材的安裝與調(diào)整：①先將光源、遮光筒依次放于光具座上，如圖甲所示，調(diào)整光源的高度，使它發(fā)出

的一束光沿著遮光筒的[2]

把屏照亮.圖甲軸線②將單縫和雙縫安裝在光具座上，使光源、單縫及雙縫三者的中心位于遮光筒的軸

線上，并注意使雙縫與單縫[3]

.在遮光筒有光屏一端安裝測量頭，如圖

乙所示，調(diào)整分劃板位置到分劃板中心刻線位于光屏[4]

?.圖乙(2)觀察：①調(diào)單縫與雙縫間距，觀察白光的干涉條紋.②在單縫和光源之間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋.相互平行中央(3)測量：調(diào)節(jié)測量頭，使分劃板中心對齊第1條亮條紋中心，讀數(shù)為x1，轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板

中心對齊第n條亮紋中心，讀數(shù)為x2，則相鄰亮條紋間距Δx＝[5]

?.

平均值6.注意事項(1)調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時，要注意調(diào)整光源的高度，使它發(fā)出的光束能夠沿著遮光筒的

軸線把屏照亮.(2)放置單縫和雙縫時，縫要相互平行，中心大致位于遮光筒的[8]

上.(3)調(diào)節(jié)測量頭時，應使分劃板中心刻線和亮條紋的中心對齊，記下此時手輪上的讀

數(shù)，轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線和另一亮條紋的中心對齊，記下此時手輪上的讀

數(shù)，兩次讀數(shù)之差就表示這兩條亮條紋間的距離.(4)不要直接測Δx，要測多條亮條紋的間距再計算得到Δx，這樣可以減小誤差.(5)觀察到白光的干涉條紋是彩色條紋，其中[9]

在中央，[10]

?在最

外層.軸線白色紅色7.誤差分析(1)雙縫到光屏的距離l的測量存在誤差.(2)測條紋間距Δx帶來的誤差：①干涉條紋沒有調(diào)整到最清晰的程度.②分劃板中心刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于亮條紋中心.③測量多條亮條紋間的距離時讀數(shù)不準確，此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清.命題點1教材基礎實驗1.[2024遼寧省實驗中學?？糫某實驗小組利用如圖甲所示裝置測量某單色光的波長.圖甲(1)該實驗小組以線狀白熾燈為光源，對實驗裝置進行調(diào)節(jié)，觀察實驗現(xiàn)象后總結出

以下幾點，其中正確的是

?A.干涉條紋與雙縫垂直B.若使用間距更小的雙縫，會使相鄰明條紋中心間距離變小C.若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，應將屏向遠離雙縫方向移動D.若觀察到屏上的亮度較暗且條紋不明顯，可能是光源、單縫與遮光筒不共軸所致圖乙D

(2)該實驗小組調(diào)整手輪使測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，并將該亮紋

定為第1條亮紋，此時手輪上的讀數(shù)x1＝

mm(如圖乙所示)，接著再同方向

轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，并讀出對應的讀數(shù)x2＝11.550

mm；[解析]根據(jù)螺旋測微器的固定刻度和可動刻度可知手輪上的讀數(shù)為1.5mm＋

0.01×1.5mm＝1.515mm.1.515

(3)若實驗小組所用裝置的雙縫間距為d＝0.2mm，雙縫到屏的距離為L＝70cm，則

所測光的波長λ＝

nm.(保留3位有效數(shù)字)

573

65.0

6.50×10－7

變小

1.[2024山西忻州開學考試]某同學利用如圖所示的雙縫干涉實驗裝置測量黃光的波

長，測得雙縫之間的距離為0.24mm，光屏與雙縫之間的距離為1.20m.第1條到第6

條黃色亮條紋中心間的距離為14.70mm，則該黃光的波長為(

D

)A.570nmB.576nmC.582nmD.588nm

D123456782.[2024重慶育才中學?？?多選]在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中，經(jīng)調(diào)節(jié)

后在目鏡中觀察到如圖所示的單色光干涉條紋，下面能使條紋間距變小的是

(

BD

)A.減小光源到單縫的距離B.增大雙縫之間的距離C.增大雙縫到光屏之間的距離D.將紅色濾光片改為綠色濾光片BD12345678

123456783.[2024高二期中考試]在雙縫干涉測波長實驗中，為了減小實驗誤差可采取的辦法

是(

D

)A.減小屏到雙縫的距離B.換用不同的濾光片進行多次測量取平均值C.增大縫的寬度D.測出多條亮紋之間的距離，再算出相鄰亮條紋間距

D123456784.[2024江蘇高三?？糫在“利用雙縫干涉測量光的波長”實驗中，將雙縫干涉實驗

裝置按如圖所示安裝在光具座上，單縫a保持豎直方向，選用縫間距為d的雙縫b，

并使單縫與雙縫保持平行，調(diào)節(jié)實驗裝置使光屏上出現(xiàn)清晰干涉條紋.下列說法正確

的是(

D

)A.濾光片的作用是讓白光變成單色光，取走濾光片，無法看到干涉條紋B.若將濾光片由綠色換成紅色，光屏上相鄰兩條暗條紋中心的距離減小D.光通過單縫a發(fā)生衍射，再通過雙縫b發(fā)生干涉，可認為是從單縫通過多列頻率相

同且相位差恒定的光波，在屏上疊加形成的D12345678

123456785.在實驗室用雙縫干涉測光的波長，請按照題目要求回答下列問題.元件代號ABCD元件名稱雙縫光屏單縫濾光片(1)將表中的光學元件放在圖(a)所示的光具座上，組裝成用雙縫干涉測光的波長的實

驗裝置.將白光光源放在光具座最左端，依次放置凸透鏡和表中其他光學元件，由左

至右，各光學元件的排列順序應為

(填寫元件代號).[解析]

實驗室用雙縫干涉測光的波長的實驗裝置，由左至右，各光學元件的排

列順序應為濾光片、單縫、雙縫、光屏，故順序為DCAB.DCAB

12345678(2)已知該裝置中雙縫間距d＝0.200mm，雙縫到光屏的距離L＝0.500m，在光屏上

得到的干涉圖樣如圖(b)甲所示，分劃板在圖中A位置時螺旋測微器如圖(b)乙所示，

分劃板在B位置時螺旋測微器如圖(b)丙所示，則其示數(shù)xB＝

mm.由以上所

測數(shù)據(jù)可以得出該單色光的波長為

m(結

果保留3位有效數(shù)字).5.880

4.75×10－7(4.74×10－7～4.76×10－7均可)

12345678

12345678

6.某同學利用如圖1所示的裝置來測量某種單色光的波長.接通電源，規(guī)范操作后，

在目鏡中觀察到清晰的干涉條紋.圖112345678(1)若想增加從目鏡中觀察到的條紋數(shù)量，該同學可

?.A.將透鏡向單縫靠近B.使用間距更大的雙縫C.將單縫向靠近雙縫的方向移動D.將毛玻璃向遠離雙縫的方向移動B

12345678[解析]

選項分析結

論A透鏡出射的光線為平行光，移動透鏡不會使目鏡中觀察到的條紋數(shù)量

增加×B√C將單縫向雙縫靠近，不影響條紋間距，目鏡中條紋數(shù)目不變×D將毛玻璃遠離雙縫，則l增大，雙縫干涉條紋間距增大，則目鏡中條紋

數(shù)量減少×12345678(2)測量中，分劃板中心刻線對齊某一亮條紋的中心時，游標卡尺的讀數(shù)如圖2所

示，則讀數(shù)為

?cm.圖2[解析]游標卡尺的精度為0.1mm，讀數(shù)為10mm＋7×0.1mm＝10.7mm＝1.07cm.1.07

12345678(3)該同學已測出圖1裝置中單縫與雙縫、雙縫與毛玻璃、毛玻璃與目鏡之間的距離

分別為L1、L2、L3，又測出他記錄的第1條亮條紋中心到第6條亮條紋中心的距離為

Δx，若雙縫間距為d，則該單色光波長λ的表達式為

(用題中所給字母表

示).

(4)只將單色紅光源換成單色藍光源，從目鏡中觀察到的條紋數(shù)量會

(填

“增加”“減少”或“不變”).[解析]

換成藍光后，光的頻率增大，波長變小，則條紋間距變小，目鏡中條紋

數(shù)量增加.

增加123456787.洛埃德在1834年提出了一種更簡單的觀察干涉的裝置.如圖所示，從單縫S發(fā)出的

光，一部分入射到平面鏡后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上兩光束

交疊區(qū)域里將出現(xiàn)干涉條紋.單縫S通過平面鏡成的像是S'.(1)通過如圖所示的裝置在屏上可以觀察到明暗相間的干涉條紋，這和雙縫干涉實驗

得到的干涉條紋一致.如果S被視為其中的一個縫，則

相當于另一個“縫”.[解析]根據(jù)題圖可知，如果S被視為其

中的一個縫，則S經(jīng)平面鏡成的像S'相當于另

一個“縫”.S'

12345678(2)實驗表明，光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)在界面發(fā)生反射時，在入射角接近90°

時，反射光與入射光相比，相位有π的變化，即半波損失.如果把光屏移動到和平面

鏡接觸，接觸點P處是

(填“亮條紋”或“暗條紋”).[解析]

根據(jù)題意可知，把光屏移動到和

平面鏡接觸，光線經(jīng)過平面鏡反射后將會有

半波損失，因此接觸點P處是暗條紋.暗條紋12345678(3)實驗中已知單縫S到平面鏡的垂直距離h＝0.15mm，單縫到光屏的距離D＝1.2

m，觀測到第3個亮條紋到第12個亮條紋的中心間距為22.78mm，則該單色光的波長

λ＝

m(結果保留3位有效數(shù)字).

6.33×10－7

123456788.[實驗創(chuàng)新](1)干涉條紋除了可以通過雙縫干涉觀察到外，把一個凸透鏡壓在一塊

平面玻璃上(