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内
容
索
引
教材原型实验
创新拓展实验
课时作业
实验十五　用双缝干涉实验测量光的波长
一、实验原理
单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中单色光波长λ与双缝间距d、双缝到屏的距离l、相邻两条亮(暗)条纹间距Δx之间满足λ=Δx。
二、 实验器材
光具座、光源、学生电源、导线、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺。
注意：如图甲所示，测量头通常有两种，但都由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会左右移动。测量时，应使分划板的中心刻线与亮条纹的中心对齐，如图乙所示，记下此时手轮上的读数。
三、实验步骤
1.观察双缝干涉图样
(1)将光源、遮光筒、毛玻璃依次安放在光具座上，如图所示。


(2)接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。
(3)调节各器件的高度和角度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏。
(4)安装单缝和双缝，尽量使缝的中心位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约为5~10 cm。
(5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。
2.测量单色光的波长
(1)安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。
(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心线，记下此时手轮上的读数a1，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第n条亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数an。
(3)用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d是已知的)。
(4)改变双缝间的距离d和双缝到屏的距离l，重复测量。
四、数据分析
1.条纹间距Δx=。
2.波长λ=Δx。
3.计算多组数据，求λ的平均值。
五、误差分析
1.误差来源
由于光波的波长很短，双缝到光屏的距离l和条纹间距Δx的测量是否准确对波长的测量影响很大，是本实验误差的主要来源。
2.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)Δx的测量：使用测量头测量，测出n条亮条纹间的距离a，则Δx=，同样可以多测几次求平均值，进一步减小实验误差。
六、注意事项
1.安装时，注意使光源、透镜、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当。
2.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。
3.调节的基本依据：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头及遮光筒不共轴；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行，需根据实际情况调节。
(2021·浙江6月选考改编)(1)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，图中的a、b、c三个位置对应的器材分别为______。
A.a是滤光片、b是单缝、c是双缝
B.a是单缝、b是双缝、c是滤光片
C.a是双缝、b是单缝、c是滤光片
例 1
【解析】 图中的a、b、c三个位置对应的器材分别为双缝、单缝和滤光片，C正确。
C
(2)观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是______。
A.旋转测量头
B.增大单缝与双缝间的距离
C.调节拨杆使单缝与双缝平行
(3)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是______。
A.减小单缝与光源间的距离 B.减小单缝与双缝间的距离
C.增大透镜与单缝间的距离 D.增大双缝与测量头间的距离
【解析】 若粗调后看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原因是单缝与双缝不平行，要使条纹变得清晰，可尝试调节拨杆使单缝与双缝平行，C正确。
C
【解析】 根据Δx=λ可知，要增大条纹间距，可以增大双缝到光屏的距离l或减小双缝的间距d，也可同时增大l和减小d，可知，D正确，A、B、C错误。
D
(4)通过旋转测量头，但不转动手轮，可以从测量头内看到的图像是______。
A.　　 B.　　 C.
【解析】 通过旋转测量头但不转动手轮，则分划板的十字丝中心在视野的正中央，但中心刻线不一定与条纹中心线对齐，B正确。
B
(2025·台州期中)在“用双缝干涉测光的波长”实验中。
(1)某同学在光具座上放置的光学元件如图甲所示，其中滤光片的作用是________________。
例 2
【解析】 滤光片所起的作用是为了获取某一频率的线光源。
获得单色光
甲
(2)观察到干涉条纹如图乙所示。转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准a时，手轮的读数x1=1.002 mm，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b时，手轮的读数如图丙所示，x2=___________________________mm。
【解析】 螺旋测微器的固定刻度读数为9.5 mm，可动刻度读数为0.01×26.2 mm=0.262 mm，所以最终读数为9.5 mm＋0.262 mm=9.762 mm。
9.762(9.761~9.763均可)
乙 丙
(3)若已知双缝间距d=2.0×10－4 m，双缝到屏的距离l=1.0 m，则待测光的波长为________________m(结果保留3位有效数字)。
4.38×10－7　
【解析】 相邻条纹的间距为Δx= mm=2.19 mm=2.19×10－3m，根据Δx=λ，可得波长为λ=·Δx=×2.19×10－3 m=4.38×10－7 m。
(2025·绍兴三模)“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图所示。
(1)下列说法中，正确的是______。
A.上下拨动拨杆可使单缝与双缝平行
B.透镜的作用是使射向单缝的光更集中
C.转动目镜可使条纹与分划板竖直刻线平行
D.仅将红色滤光片改为绿色滤光片条纹间距将变大
例 3
【解析】 左右拨动拨杆可使单缝与双缝平行，A错误；透镜的作用是使射向单缝的光更集中，B正确；转动测量头可使条纹与分划板竖直刻线平行，C错误；根据Δx=λ可知，仅将红色滤光片改为绿色滤光片，波长减小，则条纹间距将变小，D错误。
B
(2)经调节后使单缝与双缝相互平行且沿竖直方向，在测量头观察到的单色光干涉条纹可能是________(多选)。
【解析】 经调节后使单缝与双缝相互平行且沿竖直方向，在测量头观察到的单色光干涉条纹应保持竖直且与分划板的中心刻线平行，分划板的中心刻线处于光屏中心，C、D正确。
CD
A. B. C. D.
在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图甲所示，并选用双缝间距d=0.2 mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，光屏与双缝屏间的距离l=700 mm。然后，接通电源使光源正常工作。
(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙所示，图乙条纹旁边的数字是该同学给各条暗纹的编号，此时图乙中游标卡尺上的读数 x1=1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙所示，此时图丙中游标卡尺上的读数x2=__________mm。
例 4
甲
乙
丙
【解析】 由游标卡尺的读数规则可知x2=15 mm＋1×0.02 mm=15.02 mm。
15.02
(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明条纹(或暗条纹)间的距离Δx=___________mm；这种色光的波长λ=_________nm。
【解析】 题图乙中所测暗条纹3与题图丙中所测暗条纹9之间还有6个条纹间隔，故Δx= =2.31 mm，由Δx=λ可知λ==660 nm。
2.31
660
洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉现象的装置。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，则________相当于另一个“缝”。
例 5
S'
(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=______________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公式Δx=λ，有λ=Δx= m≈6×10－7 m。
(3)以下操作中能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离的是________(多选)。
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Δx=λ可知，增大D、减小d或增大波长λ都能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离，可知，A、C正确，B、D错误。
6×10－7
AC
课时作业
答案速对
第十四单元 实验十五　用双缝干涉实验测量光的波长 题号 1 2 3
答案 见答案 见答案 见答案
1.已知双缝间距d=0.20 mm，双缝到毛玻璃屏的距离为l=75.0 cm。实验时先转动测量头上的手轮，使与游标卡尺相连的分划线对准如图甲所示的第1条亮条纹，此时游标卡尺的主尺和游标尺的位置如图乙所示；然后再转动手轮，使与游标卡尺相连的分划线向右边移动，直到对准图甲中的第5条亮条纹，此时游标卡尺的主尺和游标尺的位置如图丙所示，图丙中该游标卡尺的读数x2=________ mm。由以上已知数据和测量结果可知，该单色光的波长是______________ m (结果保留2位有效数字)。
甲 乙
丙
9.5
6.1×10－7
【解析】 题图乙中游标卡尺读数为0.3 mm，题图丙中主尺的读数为9 mm，游标尺的读数为5×
0.1 mm=0.5 mm，故游标卡尺的读数为x2=9 mm＋0.5 mm=9.5 mm；相邻亮条纹间距为Δx= mm=2.3 mm，根据干涉条纹间距公式Δx=λ，可得λ= m =6.1×
10－7 m。
2.(2025·嘉兴期末)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图所示。已知双缝间的距离为d，在离双缝L远的屏上，用测量头测量条纹间宽度。
(1)将测量头的分划板中心刻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条亮纹中心对齐，记下此时如图乙所示的手轮上的示数为____________ mm，求得相邻亮纹的间距Δx为_________ mm(结果保留2位有效数字)。
甲
乙
【解析】 根据螺旋测微器的读数规律可知，图乙读数为13.5 mm＋0.01×37.0 mm=13.870 mm；
根据螺旋测微器的读数规律可知，图甲读数为2 mm＋0.01×32.0 mm=2.320 mm；
结合上述可知，相邻亮纹的间距Δx= mm≈2.3 mm。
13.870
2.3
(2)如图丙所示为上述实验装置示意图。S为单缝，S1、S2为双缝，屏上O点处为一条亮条纹。若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，则可以观察到O点处的干涉条纹_________。
A.向上移动 B.向下移动
C.间距变大 D.间距变小
【解析】 当单缝位于双缝连线的中垂线上时，从单缝发出的光经过双缝到达屏上O点的光程相等，若将单缝偏离光轴，向下微微移动，则有SS1O＞SS2O。
为了观察到先前O点处对应的干涉条纹，即使得从单缝发出的光经过双缝到达屏上点的光程相等，则对应条纹将向上移动，A正确，B错误；根据双缝干涉相邻条纹间距公式有Δx=λ，可知，条纹间距不变，C、D错误。
丙
A
3.(2025·宁波期末)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中。
(1)如图甲所示为正在依次安装该实验装置三个器材a、b、c所指器材依次为_________。
A.单缝、双缝、滤光片
B.滤光片、单缝、双缝
C.双缝、单缝、滤光片
甲
【解析】 遮光筒上先装双缝、再装单缝、然后装滤光片，则a、b、c箭头所指器材依次为双缝、单缝、滤光片。
C
(2)下图中对条纹的间距Δx表示正确的是_________(填“A”或“B”)。
【解析】 条纹的间距Δx指相邻亮纹的中心距离，或者是相邻暗纹的中心距离。
B
A. B.
(3)在(2)中正确操作并读取数据后，通过测量得到条纹间距的数量级为_________。
A.10－1 m B.10－3 m
C.10－5 m D.10－7 m
【解析】 估算时装置的双缝间距d≈0.50 mm，双缝到光屏的距离L≈1.0 m，红光的波长λ≈600 nm，可得Δx=λ≈ m≈1.2×10－3 m，则条纹间距的数量级为10－3 m。
B
(4)如图乙所示为“用光传感器做双缝干涉实验”的实验装置图，轨道的左侧是激光光源，中间是刻有双缝的挡光座，右侧是光传感器。实验中只改变双缝之间的距离，其他不变，在电脑上得到图丙和图丁两种干涉图样。则_________。
A.图丙对应的双缝之间的距离比图丁的大
B.图丁对应的双缝之间的距离比图丙的大
【解析】 两种干涉图样可得图丙的相邻亮纹条纹中心距离Δx更窄一些，由Δx=λ可知图丁的双缝之间的距离d要大一些。
A
乙
丙
丁实验十五　用双缝干涉实验测量光的波长
一、实验原理
单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中单色光波长λ与双缝间距d、双缝到屏的距离l、相邻两条亮(暗)条纹间距Δx之间满足λ=Δx。
二、 实验器材
光具座、光源、学生电源、导线、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺。
注意：如图甲所示，测量头通常有两种，但都由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会左右移动。测量时，应使分划板的中心刻线与亮条纹的中心对齐，如图乙所示，记下此时手轮上的读数。
三、实验步骤
1.观察双缝干涉图样
(1)将光源、遮光筒、毛玻璃依次安放在光具座上，如图所示。
(2)接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。
(3)调节各器件的高度和角度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏。
(4)安装单缝和双缝，尽量使缝的中心位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约为5~10 cm。
(5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。
2.测量单色光的波长
(1)安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。
(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心线，记下此时手轮上的读数a1，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第n条亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数an。
(3)用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d是已知的)。
(4)改变双缝间的距离d和双缝到屏的距离l，重复测量。
四、数据分析
1.条纹间距Δx=。
2.波长λ=Δx。
3.计算多组数据，求λ的平均值。
五、误差分析
1.误差来源
由于光波的波长很短，双缝到光屏的距离l和条纹间距Δx的测量是否准确对波长的测量影响很大，是本实验误差的主要来源。
2.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)Δx的测量：使用测量头测量，测出n条亮条纹间的距离a，则Δx=，同样可以多测几次求平均值，进一步减小实验误差。
六、注意事项
1.安装时，注意使光源、透镜、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当。
2.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。
3.调节的基本依据：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头及遮光筒不共轴；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行，需根据实际情况调节。
[例1]　(2021·浙江6月选考改编)(1)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，图中的a、b、c三个位置对应的器材分别为　C　。
A.a是滤光片、b是单缝、c是双缝
B.a是单缝、b是双缝、c是滤光片
C.a是双缝、b是单缝、c是滤光片
(2)观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是　C　。
A.旋转测量头
B.增大单缝与双缝间的距离
C.调节拨杆使单缝与双缝平行
(3)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是　D　。
A.减小单缝与光源间的距离
B.减小单缝与双缝间的距离
C.增大透镜与单缝间的距离
D.增大双缝与测量头间的距离
(4)通过旋转测量头，但不转动手轮，可以从测量头内看到的图像是　B　。
A.　　 B.　　 C.
【解析】 (1)图中的a、b、c三个位置对应的器材分别为双缝、单缝和滤光片，C正确。
(2)若粗调后看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原因是单缝与双缝不平行，要使条纹变得清晰，可尝试调节拨杆使单缝与双缝平行，C正确。
(3)根据Δx=λ可知，要增大条纹间距，可以增大双缝到光屏的距离l或减小双缝的间距d，也可同时增大l和减小d，可知，D正确，A、B、C错误。
(4)通过旋转测量头但不转动手轮，则分划板的十字丝中心在视野的正中央，但中心刻线不一定与条纹中心线对齐，B正确。
[例2]　(2025·台州期中)在“用双缝干涉测光的波长”实验中。
甲
(1)某同学在光具座上放置的光学元件如图甲所示，其中滤光片的作用是　获得单色光　。
(2)观察到干涉条纹如图乙所示。转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准a时，手轮的读数x1=1.002 mm，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b时，手轮的读数如图丙所示，x2=　9.762(9.761~9.763均可)　mm。
乙
丙
(3)若已知双缝间距d=2.0×10－4 m，双缝到屏的距离l=1.0 m，则待测光的波长为　4.38×10－7　m(结果保留3位有效数字)。
【解析】 (1)滤光片所起的作用是为了获取某一频率的线光源。
(2)螺旋测微器的固定刻度读数为9.5 mm，可动刻度读数为0.01×26.2 mm=0.262 mm，所以最终读数为9.5 mm＋0.262 mm=9.762 mm。
(3)相邻条纹的间距为Δx= mm=2.19 mm=2.19×10－3m，根据Δx=λ，可得波长为λ=·Δx=×2.19×10－3 m=4.38×10－7 m。
[例3]　(2025·绍兴三模)“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图所示。
(1)下列说法中，正确的是　B　。
A.上下拨动拨杆可使单缝与双缝平行
B.透镜的作用是使射向单缝的光更集中
C.转动目镜可使条纹与分划板竖直刻线平行
D.仅将红色滤光片改为绿色滤光片条纹间距将变大
(2)经调节后使单缝与双缝相互平行且沿竖直方向，在测量头观察到的单色光干涉条纹可能是　CD　(多选)。
　　　　　　　　　　　　　　　
A. B.
C. D.
【解析】 (1)左右拨动拨杆可使单缝与双缝平行，A错误；透镜的作用是使射向单缝的光更集中，B正确；转动测量头可使条纹与分划板竖直刻线平行，C错误；根据Δx=λ可知，仅将红色滤光片改为绿色滤光片，波长减小，则条纹间距将变小，D错误。
(2)经调节后使单缝与双缝相互平行且沿竖直方向，在测量头观察到的单色光干涉条纹应保持竖直且与分划板的中心刻线平行，分划板的中心刻线处于光屏中心，C、D正确。
[例4]　在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图甲所示，并选用双缝间距d=0.2 mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，光屏与双缝屏间的距离l=700 mm。然后，接通电源使光源正常工作。
甲
乙
丙
(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙所示，图乙条纹旁边的数字是该同学给各条暗纹的编号，此时图乙中游标卡尺上的读数 x1=1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙所示，此时图丙中游标卡尺上的读数x2=　15.02　mm。
(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明条纹(或暗条纹)间的距离Δx=　2.31　mm；这种色光的波长λ=　660　nm。
【解析】 (1)由游标卡尺的读数规则可知x2=15 mm＋1×0.02 mm=15.02 mm。
(2)题图乙中所测暗条纹3与题图丙中所测暗条纹9之间还有6个条纹间隔，故Δx==2.31 mm，由Δx=λ可知λ==660 nm。
[例5]　洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉现象的装置。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，则　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)。
(3)以下操作中能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离的是　AC　(多选)。
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】 (2)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公式Δx=λ，有λ=Δx= m≈6×10－7 m。
(3)根据Δx=λ可知，增大D、减小d或增大波长λ都能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离，可知，A、C正确，B、D错误。

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