用双缝干涉实验测波长
实验用双缝干涉测量光的波长讲解
另一方面x=Ltanθ≈Lsinθ.
因此
有
r2
r1
d
x L
.
当两列波的路程差为波长的整数倍.
即 d x k k 0,1, 2, 3时 才 会 出 现 亮 条 纹, 也 就 是 说, 亮 条 纹 中
(4)将l､Δx代入公式 x l , d
求出光的波长λ. (5)重复测量,计算,求出波长的平均值. (6)换用不同颜色的滤光片,观察干涉条纹的异同,求出相应的
波长.
五､实验误差分析 1.l的测量误差 本实验中双缝到光屏的距离较长,l的测量误差不太大,但也应
选用毫米刻度尺测量.并用多次测量求出平均值的办法减 小实验误差. 2.测量条纹间距Δx带来的误差. (1)干涉条纹没有调到最清晰的程度. (2)分划板刻线与干涉条纹不平行,中心刻线没有恰好位于条 纹中心. (3)测量多条亮条纹间距时读数不准确.
(2)图中(a)的示数为0,(b)图示数为0.650 mm.
则 x0.6500.163mm. 51
由 xL,得 xd0.16310331037107m.
d
L
0.70
梯 度 练 习 (学生用书P55) 基础强化 1.某同学做双缝干涉实验时,按要求安装好实验装置后,在光屏
上却观察不到干涉图样,这可能的原因( ) A.光源发出的光束太强 B.单缝与双缝不平行 C.没有安装滤光片 D.光束的中心轴与遮光筒的轴线不一致,相差较大 答案:BD
L
心的位置为x k L . d
相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距x L . d
实验十五 用双缝干涉实验测量光的波长
例1 [2021·浙江6月选考] 如图所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置.实验中：
（1）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____（填选项前的字母）.
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
则所测单色光的波长为_____ .（结果保留3位有效数字）
考向一 实验仪器的创新
例2 [2022·南开中学模拟] 如图所示是用光传感器做双缝干涉的实验装置.激光光源在铁架台的最上端，中间是刻有双缝的挡板，下面是光传感器.光传感器是一个小盒，在图中白色狭长矩形部分，沿矩形的长边分布着许多光敏单元.这个传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后，在荧光屏上显示出来.
第十四单元 光学
实验十五 用双缝干涉实验测量光的波长
教材原型实验
拓展创新实验
教师备用习题
作业手册
一、实验目的
1.观察双缝干涉图样，掌握实验方法.
2.测量单色光的波长.
二、实验原理
相邻两条亮条纹的中心间距 与入射光波长 ，双缝 、 间距 及双缝与屏的距离 满足的关系式为： ，则 .据此可测算出光的波长.
（2）用激光替代普通光源来做本实验，最主要是利用了激光的____（填选项前的字母）.
A.相干性高 B.平行度好 C.亮度高
A
[解析] 激光的相干性高，因此可用激光替代普通光源来做实验，故A正确，B、C错误.
光传感器沿矩形的长边分布着许多光敏单元，传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后，可以在显示器上显示出来；然后根据显示器上干涉图像的条纹间距，可以算出光的波长.
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可____（填选项前的字母）.
杨氏双缝干涉测波长
杨氏双缝干涉测波长
杨氏双缝干涉测波长是一种常用的光学实验方法，它可以通过测量光
的干涉条纹来确定光的波长。
这种方法是由英国物理学家托马斯·杨在1801年发明的，至今仍被广泛应用于光学研究和实验教学中。
杨氏双缝干涉实验的原理是利用两个相距很近的狭缝，让光通过后形
成干涉条纹。
当光通过两个狭缝后，会形成一系列明暗相间的干涉条纹，这些条纹的间距与光的波长有关。
通过测量这些干涉条纹的间距，就可以计算出光的波长。
在实验中，需要使用一束单色光源，例如激光或者钠光灯。
将光源放
置在一个狭缝前面，让光通过狭缝后形成一条光线。
然后，在光线的
路径上放置一个透镜，将光线聚焦到另一个狭缝上。
这两个狭缝之间
的距离称为双缝间距。
当光通过两个狭缝后，会形成一系列干涉条纹。
这些条纹的间距可以
通过以下公式计算：
dλ/D = x/L
其中，d是双缝间距，λ是光的波长，D是透镜到屏幕的距离，x是相
邻两个亮纹之间的距离，L是光源到透镜的距离。
通过测量干涉条纹的间距，可以计算出光的波长。
这种方法可以用于测量各种波长的光，例如可见光、紫外线和红外线等。
总之，杨氏双缝干涉测波长是一种非常有用的光学实验方法，它可以通过测量干涉条纹的间距来确定光的波长。
这种方法被广泛应用于光学研究和实验教学中，对于深入理解光的性质和行为具有重要意义。
实验十五用双缝干涉测光的波长
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.
本实验的步骤有： 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； 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； 用米尺测量双缝到屏的距离；
1
在实验中，若经粗调后透过测量头上的目镜观察，看不到明暗相间的条纹，只看到一片亮区，造成这种情况的最可能的原因是
2
________________________________________________.
3
在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如图11所示．双缝间的距离d＝3 mm. 图11
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__________________________________________________．
03
02
01
图4
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4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，记下此时图乙中手轮上的示数________mm.求得相邻亮纹的间距Δx为________mm.
然后再转动手轮，分划板中心刻线向右移动，依次经过2、3……明纹，最终与明纹6中心对齐，分划板中心刻线与明纹1和明纹6对齐时游标卡尺示数分别如图中B、C所示(游标卡尺为10分度)，则图B对应的读数为________m，图C对应的读数为________m．用刻度尺量得双缝到屏的距离为60.00 cm.由双缝上标示获知双缝间距为0.2 mm，则发生干涉的光波波长为________m.
实验用双缝干涉测光的波长(共20张PPT)
B.增大④和⑤之间的距离
C.将绿色滤光片改成红色滤光片
D.增大双缝之间的距离
命题点一
命题点二
(2)如果将灯泡换成激光光源,该实验照样可以完成,这时可以去掉的部件
是
(填数字代号)。
(3)转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹,读出手轮的
读数如图甲所示。继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第10条亮条纹,读出
l=74.90 cm。图戊读数为 0.300 mm,图己读数为 14.700 mm,结合图
乙可知,两条相邻亮条纹间的距离
-7
将以上数据代入得
8.0×10 m
Δ
λ=
14.700-0.300
Δx=
6
mm=2.400 mm。
关闭
-7
=8.0×10 m。
解析
解析
答案
答案
4.在观察光的干涉现象的实验中,将两片刀片合在一起,在涂有墨汁的玻璃片
Δ·
(4)待测光的波长 λ=
mm=1.610 mm。
≈5.37×10-7 m。
命题点一
命题点二
用双缝干涉测光的波长问题的解决方法
l
(1)明确双缝干涉条纹间距公式Δx= λ中各物理量的意义,
其中Δx是相邻
d
两条亮条纹(或暗条纹)的中心间距,d是双缝之间的距离,l是双缝到屏的距离,λ
为光的波长。
(3)若将装置放入水中,必须根据水中的波长λ水、真空中的波长λ真
λ真
l
与介质的折射率 n 间的关系 λ 水= n ,求出水中的波长,公式 Δx=d λ 中
的λ为光在水中的波长λ水。
(4)将各物理量统一为国际单位代入求解。
实验十八 用双缝干涉实验测量光的波长-2025届高中物理
第十四章光学实验十八用双缝干涉实验测量光的波长新高考光学作为必考后，光的干涉实验开始作为选择题出现，2023年中江苏T6也考查了该实验，实验一般只有2个题，因此在实验中会轮流考查，也可能在选择题中考查.预计2025年高考中，选择题和实验题均有可能考查.1.实验目的（1）了解光产生稳定干涉现象的条件；（2）观察白光及单色光的双缝干涉图样；（3）掌握用测量头测量条纹间距的方法；（4）测量单色光的波长.2.实验原理单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮（暗）条纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长λ之间满足λ＝[1]Δx.3.实验器材双缝干涉仪（光具座、单缝片、双缝片、滤光片、遮光筒、光屏、光源、测量头）、电源、导线、刻度尺.4.实验步骤（1）器材的安装与调整：①先将光源、遮光筒依次放于光具座上，如图甲所示，调整光源的高度，使它发出的一束光沿着遮光筒的[2]轴线把屏照亮.图甲②将单缝和双缝安装在光具座上，使光源、单缝及双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上，并注意使双缝与单缝[3]相互平行.在遮光筒有光屏一端安装测量头，如图乙所示，调整分划板位置到分划板中心刻线位于光屏[4]中央.图乙（2）观察：①调单缝与双缝间距，观察白光的干涉条纹.②在单缝和光源之间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹.（3）测量：调节测量头，使分划板中心对齐第1条亮条纹中心，读数为x1，转动手轮，使分划板中心对齐第n条亮纹中心，读数为x2，则相邻亮条纹间距Δx＝[5]｜2－1－1｜.5.数据分析（1）条纹间距Δx2－1－1（2）波长λ＝[6]Δx.（3）计算多组数据，求λ的[7]平均值.6.注意事项（1）调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮.（2）放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的[8]轴线上.（3）调节测量头时，应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离.（4）不要直接测Δx，要测多条亮条纹的间距再计算得到Δx，这样可以减小误差.（5）观察到白光的干涉条纹是彩色条纹，其中[9]白色在中央，[10]红色在最外层.7.误差分析（1）双缝到光屏的距离l的测量存在误差.（2）测条纹间距Δx带来的误差：①干涉条纹没有调整到最清晰的程度.②分划板中心刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于亮条纹中心.③测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清.命题点1教材基础实验1.[2024辽宁省实验中学校考]某实验小组利用如图甲所示装置测量某单色光的波长.图甲（1）该实验小组以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节，观察实验现象后总结出以下几点，其中正确的是DA.干涉条纹与双缝垂直B.若使用间距更小的双缝，会使相邻明条纹中心间距离变小C.若想增加从目镜中观察到的条纹个数，应将屏向远离双缝方向移动D.若观察到屏上的亮度较暗且条纹不明显，可能是光源、单缝与遮光筒不共轴所致（2）该实验小组调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的读数x1＝1.515mm（如图乙所示），接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，并读出对应的读数x2＝11.550mm；（3）若实验小组所用装置的双缝间距为d＝0.2mm，双缝到屏的距离为L＝70cm，则所测光的波长λ＝573nm.（保留3位有效数字）解析（1）根据双缝干涉原理，可知干涉条纹与双缝平行，A错误；根据干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，若使用间距更小的双缝，会使相邻明条纹中心间距离变大，B错误；若想增加从目镜中观察到的条纹个数，应减小条纹间距，根据公式Δx＝λ知应将屏向靠近双缝方向移动，C错误；若观察到屏上的亮度较暗且条纹不明显，可能是光源、单缝与遮光筒不共轴所致，D正确.（2）根据螺旋测微器的固定刻度和可动刻度可知手轮上的读数为1.5mm＋0.01×1.5mm＝1.515mm.（3）根据题意可知相邻条纹间距为Δx＝2－15＝11.550－1.5155mm＝2.007mm，由相邻条纹间距公式Δx＝λ可得所测光的波长为λ＝Δd＝2.007700×0.2mm＝573nm.命题点2创新设计实验2.[2023海口模拟]某实验小组使用图甲的装置测量某红色激光的波长.用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝间的宽度d＝0.2mm.激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示，由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离x＝65.0mm.通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离L＝2.0m，已知＝Δ（Δx为相邻两条亮纹间的距离）由此则可以计算该激光的波长λ＝ 6.50×10－7m.如果用紫色激光重新实验，相邻亮纹间距会变小（填“变大”“变小”或“不变”）.解析刻度尺的最小刻度值为1mm，由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离为9.00cm－2.50cm＝6.50cm＝65.0mm.相邻两条亮纹间的距离Δx＝－10＝65.010mm＝6.50mm，由＝Δ可得λ＝ΔB＝6.50×10－3×0.2×10－32.0m＝6.50×10－7m.如果用紫色激光重新实验，由于紫色激光的波长较小，由＝Δ可知，d、L不变，则相邻亮纹间距会变小.1.[2024山西忻州开学考试]某同学利用如图所示的双缝干涉实验装置测量黄光的波长，测得双缝之间的距离为0.24mm，光屏与双缝之间的距离为1.20m.第1条到第6条黄色亮条纹中心间的距离为14.70mm，则该黄光的波长为（D）A.570nmB.576nmC.582nmD.588nm解析由题意易知相邻干涉条纹间距Δx＝14.706－1mm＝2.94mm，根据Δx＝λ，可得λ＝Ε＝0.24×10－3×2.94×10－31.20m＝5.88×10－7m＝588nm，故选D.2.[2024重庆育才中学校考/多选]在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，经调节后在目镜中观察到如图所示的单色光干涉条纹，下面能使条纹间距变小的是（BD）A.减小光源到单缝的距离B.增大双缝之间的距离C.增大双缝到光屏之间的距离D.将红色滤光片改为绿色滤光片解析根据双缝干涉的条纹间距公式Δx＝λ，可知减小光源到单缝的距离，条纹间距不变，故A错误；增大双缝之间的距离，能使条纹间距变小，故B正确；增大双缝到光屏之间的距离，条纹间距变大，故C错误；将红色滤光片改为绿色滤光片，波长变短，故条纹间距变小，D正确.3.[2024高二期中考试]在双缝干涉测波长实验中，为了减小实验误差可采取的办法是（D）A.减小屏到双缝的距离B.换用不同的滤光片进行多次测量取平均值C.增大缝的宽度D.测出多条亮纹之间的距离，再算出相邻亮条纹间距解析测出多条亮纹之间的距离，根据Δx＝－1计算相邻亮条纹间距，n越大，测量的偶然误差就越小.减小屏到双缝的距离、换用不同的滤光片进行多次测量取平均值、增大缝的宽度都无法减小实验误差，故选D.4.[2024江苏高三校考]在“利用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验装置按如图所示安装在光具座上，单缝a保持竖直方向，选用缝间距为d的双缝b，并使单缝与双缝保持平行，调节实验装置使光屏上出现清晰干涉条纹.下列说法正确的是（D）A.滤光片的作用是让白光变成单色光，取走滤光片，无法看到干涉条纹B.若将滤光片由绿色换成红色，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离减小C.若测得5个亮条纹中心间的距离为x，则相邻两条亮条纹间距Δx＝5D.光通过单缝a发生衍射，再通过双缝b发生干涉，可认为是从单缝通过多列频率相同且相位差恒定的光波，在屏上叠加形成的解析滤光片的作用是让白光变成单色光，取走滤光片，则是两束白光的干涉，光屏上会出现彩色的干涉条纹，故A错误；若将滤光片由绿色换成红色，由于红光的波长较长，根据Δx＝λ可知，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大，故B错误；若测得5个亮条纹中心间的距离为x，则相邻两条亮条纹间距Δx＝5－1＝4，故C错误；光通过单缝a发生衍射，再通过双缝b发生干涉，可认为是从单缝通过多列频率相同且相位差恒定的光波，在屏上叠加形成的，故D正确.5.在实验室用双缝干涉测光的波长，请按照题目要求回答下列问题.元件代号A B C D元件名称双缝光屏单缝滤光片（1）将表中的光学元件放在图（a）所示的光具座上，组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置.将白光光源放在光具座最左端，依次放置凸透镜和表中其他光学元件，由左至右，各光学元件的排列顺序应为DCAB（填写元件代号）.（2）已知该装置中双缝间距d＝0.200mm，双缝到光屏的距离L＝0.500m，在光屏上得到的干涉图样如图（b）甲所示，分划板在图中A位置时螺旋测微器如图（b）乙所示，分划板在B位置时螺旋测微器如图（b）丙所示，则其示数x B＝ 5.880mm.由以上所测数据可以得出该单色光的波长为 4.75×10－7（4.74×10－7～4.76×10－7均可）m（结果保留3位有效数字）.解析（1）实验室用双缝干涉测光的波长的实验装置，由左至右，各光学元件的排列顺序应为滤光片、单缝、双缝、光屏，故顺序为DCAB.（2）图中B位置时固定刻度读数为5.5mm，可动刻度读数为38.0×0.01mm，螺旋测微器的读数为x B＝5.5mm＋38.0×0.01mm＝5.880mm，图中A位置时固定刻度读数为1mm，可动刻度读数为12.8×0.01mm，螺旋测微器的读数为x A＝1mm＋12.8×0.01mm＝1.128mm，则相邻条纹间距为Δx＝－4；根据条纹间距公式Δx＝·λ可得λ＝Ε，代入数据解得λ＝4.75×10－7m.6.某同学利用如图1所示的装置来测量某种单色光的波长.接通电源，规范操作后，在目镜中观察到清晰的干涉条纹.图1（1）若想增加从目镜中观察到的条纹数量，该同学可B.A.将透镜向单缝靠近B.使用间距更大的双缝C.将单缝向靠近双缝的方向移动D.将毛玻璃向远离双缝的方向移动（2）测量中，分划板中心刻线对齐某一亮条纹的中心时，游标卡尺的读数如图2所示，则读数为 1.07cm.（3）该同学已测出图1装置中单缝与双缝、双缝与毛玻璃、毛玻璃与目镜之间的距离分别为L1、L2、L3，又测出他记录的第1条亮条纹中心到第6条亮条纹中心的距离为Δx，若双缝间距为d，则该单色光波长λ的表达式为λ＝Ε52（用题中所给字母表示）.（4）只将单色红光源换成单色蓝光源，从目镜中观察到的条纹数量会增加（填“增加”“减少”或“不变”）.解析（1）选项分析结论A 透镜出射的光线为平行光，移动透镜不会使目镜中观察到的条纹数量增加×B 根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝lλ可知，增大双缝间距，则Δx减小，目镜中条纹数量增多√C将单缝向双缝靠近，不影响条纹间距，目镜中条纹数目不变×D 将毛玻璃远离双缝，则l增大，双缝干涉条纹间距增大，则目镜中条纹数量减少×（2）游标卡尺的精度为0.1mm，读数为10mm＋7×0.1mm＝10.7mm＝1.07cm.（3）由题意可知Δ5＝2λ，所以波长λ＝Ε52.（4）换成蓝光后，光的频率增大，波长变小，则条纹间距变小，目镜中条纹数量增加. 7.洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置.如图所示，从单缝S发出的光，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）通过如图所示的装置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）实验表明，光从光疏介质射向光密介质在界面发生反射时，在入射角接近90°时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，即半波损失.如果把光屏移动到和平面镜接触，接触点P处是暗条纹（填“亮条纹”或“暗条纹”）.（3）实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h＝0.15mm，单缝到光屏的距离D＝1.2m，观测到第3个亮条纹到第12个亮条纹的中心间距为22.78mm，则该单色光的波长λ＝6.33×10－7m（结果保留3位有效数字）.解析（1）根据题图可知，如果S被视为其中的一个缝，则S经平面镜成的像S'相当于另一个“缝”.（2）根据题意可知，把光屏移动到和平面镜接触，光线经过平面镜反射后将会有半波损失，因此接触点P处是暗条纹.（3）条纹间距为Δx＝22.78×10－312－3m≈2.53×10－3m，根据λ＝2ℎΔx，代入数据解得λ≈6.33×10－7m.8.[实验创新]（1）干涉条纹除了可以通过双缝干涉观察到外，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上（图甲），让单色光从上方射入（示意图如图乙，其中R为凸透镜的半径），从上往下看凸透镜，也可以观察到由干涉造成图丙所示的环状条纹，这些条纹叫作牛顿环.如果改用波长更长的单色光照射，观察到的圆环半径将变大（填“变大”“变小”或“不变”）；如果换一个半径更大的凸透镜，观察到的圆环半径将变大（填“变大”“变小”或“不变”）.（2）采用波长为690nm的红色激光作为单色入射光，牛顿环的两条相邻亮条纹位置所对应的空气膜的厚度差约为A.A.345nmB.690nmC.几微米D.几毫米解析（1）当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹；用波长更长的光照射，则出现亮条纹的这一厚度需远离中心，则圆环的半径变大；换一个表面曲率半径更大的凸透镜，出现亮条纹的这一厚度偏移中心，可知圆环的半径变大.（2）由题意知相邻亮条纹对应的空气层的厚度差为半个波长，故为345nm，A正确，B、C、D错误.。
光的双缝干涉实验中波长和间隔的测定
光的双缝干涉实验中波长和间隔的测定光的双缝干涉实验是物理学中非常重要的实验之一。
通过此实验，我们能够深入了解光的波动性质，并且可以测定光的波长和双缝的间隔。
在光的双缝干涉实验中，我们需要一个光源、一块屏幕和两个缝隙。
光源发出的光经过两个缝隙后，会形成一组通过两个缝隙的光程差，进而形成干涉条纹。
这些干涉条纹的出现是因为光在传播中相位的变化所致。
首先，我们来讨论如何测定光的波长。
干涉条纹的间隔是由光的波长决定的，我们可以通过测量干涉条纹之间的距离来确定光的波长。
假设两个相邻的明纹之间的距离为d，光的波长为λ，则根据干涉条纹的理论，我们可以得到以下关系式：d = λD / a其中，D是屏幕到缝隙的距离，a是缝隙之间的距离。
通过测量d、D和a的值，我们就可以计算出光的波长λ。
接下来，我们来研究如何测定双缝的间隔。
双缝的间隔对于干涉条纹的形成起着至关重要的作用。
在实验过程中，如果我们已知了光的波长λ，那么通过测量干涉条纹的间隔d和屏幕到缝隙的距离D，就可以计算出双缝的间隔a。
利用已知波长λ的光源，在实验中我们可以通过移动屏幕的位置，调整干涉条纹的间隔d，然后测量不同位置下的干涉条纹间隔d和屏幕到缝隙的距离D。
通过这些数据，我们可以使用之前的关系式计算出双缝的间隔a。
通过这种方式，我们可以测定出光的波长和双缝的间隔，从而对光的特性进行更深入的研究。
在实际应用中，双缝干涉实验不仅对于光学领域具有重要意义，还被广泛应用于材料科学、天文学等其他领域。
除了用于测定光的波长和双缝的间隔，光的双缝干涉实验还可以用来研究其他现象。
例如，当我们改变双缝的宽度或者光源的强度时，干涉条纹的形态也会发生变化。
通过观察干涉条纹的变化，我们可以对不同条件下的光传播进行研究，深入理解光的性质。
总之，光的双缝干涉实验是一项非常重要的实验，通过测定干涉条纹的间隔来测定光的波长和双缝的间隔。
通过这个实验，我们可以对光的性质进行深入的研究，并且在实际应用中具有广泛的意义。
4、实验：用双缝干涉测量光的波长
一、实验目的
（1）了解光波产生稳定的干涉现象的条件；
（2）观察白光及单色光的双缝干涉图样；
（3）掌握测定单色光的波长的方法。
二、实验原理
单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，
图样中相邻两条亮（暗）纹间的距离Δx与双缝间的
距离d、双缝到屏的距离l、单色光的波长λ之间满足：
（2）使用：
①使分划板的中心刻线与某一条亮条纹的中心对齐（如图），记下此时手轮
上的读数a1。
②转动测量头。使分划板中心刻线与第n条亮条纹的中心对齐，再次记下手
轮上的读数a2。
③相邻两条亮条纹间的距离Δx＝
|a2－a1|
n－1
。
六、实验步骤
1、器材的安装与调整
（1）先将光源（线状光源）、遮光筒
依次放于光具座上。
a 2− a 1
Δx =
n −1
（2）测量双缝到屏的距离l和相邻两条亮条纹间的距离Δx。
（3）分别改变滤光片的颜色和双缝的距离，观察干涉条纹的变化，并求出相
应的波长。
a2−a1
(a
−a1)d
2
Δx= λ
λ=
七、数据处理 Δx = n−1
(n−1)l
八、误差分析
1、误差来源
由于光波的波长很小，双缝到光屏的距离l和条纹间Δx的测量是否准确对
5、要多测几条亮纹（或暗纹）中心间的距离，再求Δx。
精析典题 提升能力
【例1】在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依
次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜（目镜），如图所示。
A
（1）M、N、P三个光学元件依次为___。
实验 用双缝干涉测光的波长
m1m6..实7 验时测量多
条干涉条纹宽度的目的是
减小测量,所的测偶光然波误的差波
长为
m. 6.6×10-7
(保留两位有效数字)
6、用双缝干涉测光的波长。实验装置如下图1所示，已 知单缝与双缝间的距离L1=100mm，双缝与屏的距离 L2=700mm，双缝间距d=0.25mm。用测量头来测量亮纹中 心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动
屏
L2
图（甲）
注意事项：
1、安装仪器的顺序：光源、滤光片、单缝、双 缝、遮光筒、光屏
2、双缝与单缝相互平行，且竖直放置
3、光源、虑光片、单缝、双缝的中心均在遮光 筒的中心轴线上
4、若出现在光屏上的光很弱，由于不共轴所致
5、若干涉条纹不清晰，与单缝和双缝是否平行 有很大关系
一、实验注意事项问题
（k=0,1,2…)时才会出现亮条 纹，亮条纹位置为：
X=±klλ/d
相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为
x l
d
其中，波长用λ 表示，d表示两个狭缝 之间的距离，l为挡板与屏间的距离．
测量结果求波长： 测出n个亮条纹间的距离a。就可以求出 相邻两个亮条纹的距离
x a2 a1 a n 1 n 1 再由 x l d
在双缝干涉实验中，若经粗调后透过 测量头上的目镜观察，看不到明暗相 间的条纹，只看到一片亮区，造成这 种情况的最可能的原因: ___单__缝__与__双__缝_不__平__行_____
4.用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知 使用的双缝间距离d=0.1mm,双缝到屏的距 离为L=6.0m，测得屏上干涉条纹中相邻亮 纹间距是3.8cm，氦氖激光器发出的红光的
（2）写出计算波长λ的表达式，λ=_________（用符号
66 第十四章 实验十八 用双缝干涉实验测量光的波长
(3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离 l(d 是已知的)。 (4)重复测量、计算，求出波长的平均值。 四、实验数据处理 1．条纹间距Δx＝an2－－1a1 。 2．波长 λ＝dl Δx。 3．计算多组数据，求 λ 的平均值。
五、注意事项 1．双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，且注意保养。 2．安装时，注意调节光源、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。 3．光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。 4．照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮 光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰的一般原因是单缝与双缝不平行，故 应正确调节。
02
考点研析 提能力
教材原型实验 例1 (2022·北京市十一学校三模)物理实验一般都涉及实验目的、实验原 理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。物理小组用如图甲 所示的实验装置测光的波长。
(1)实验仪器。如图乙所示，将测量头的分划板中心刻线与A亮纹中心对 齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮的示数x1＝2．331 mm，然后同 方向转动测量头，使分划板中心刻线与B亮纹中心对齐，记下此时图丙中 手轮上的示数x6＝________mm；
12
(3)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个刻度。某同学调 整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图乙所 示，图乙中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时游标卡尺如图丙 所示，读数为x1＝1．16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹 如图丁所示，此时游标卡尺如图戊所示，读数为x2＝________mm。
第十四章 光学
实验十八 用双缝干涉实验测量光的波长
内容 索引
➢基础梳理 夯根基 ➢考点研析 提能力 ➢课时精练(六十六) 用双缝干涉实验测量光的波长
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用双缝干涉实验测光的波长教学设计
一、 设计思想
本堂课主要利用光的干涉现象测量光的波长。通过本实验，我们可以更进
一步地了解光波产生稳定的干涉现象的条件，观察白光及单色光的干涉图样，并
测定单色光的波长。学生在实验中，通过了解每个实验元件的作用，学会科学设
计实验仪器和实验方案的思维方法；同时培养学生的实践能力、自学能力，培养
学生的科学态度，让学生体验探究科学的艰辛与喜悦。
二、教学目标
1．知识目标：
⑴知道波长是光的重要参数
⑵通过实验，学会运用光的干涉测定光的波长
⑶更进一步理解光产生干涉的条件及探究干涉条纹的间距与哪些因素有关
⑷认识物理实验和数学工具在物理学发展过程中的作用，掌握物理实验的一些
基本技能，会使用基本的实验仪器，培养学生独立完成实验的能力。
2．能力目标：
学会为达到实验目的而设计各种实验元件，培养学生的创造性思维和实践
能力；学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用
物理知识和科学探究方法解决一些问题。
3．情感目标：
通过本节课，培养学生的科学研究态度，体验探索科学的艰辛与喜悦。
三、 重点与难点
经历科学探究过程，自己设计实验、完成实验并测定光的波长。
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四、 教学过程
1．实验装置的介绍——双缝干涉仪。
它由各部分光学元件在光具座上组成。如图—1所示。
2．观察双缝干涉图样——探究干涉条纹的间距与哪些因素有关
光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后，相当于线光源，经
双缝产生稳定的干涉图样，干涉条纹可从屏上观察到。
把直径约10cm、长约1m的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，
另一端装有毛玻璃屏，在筒的观察端装上测量头。取下双缝，打开光源，调节光
源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮，然后放好单缝和
双缝。单缝和双缝间的距离约为5cm~10cm，使缝相互平行，中心大致位于遮光
筒的轴线上。这时在屏上就会看到白光的双缝干涉图样（如图—2）。
在单缝和光源间放上滤光片就可见到单色光的双缝干涉图样（如图—3）。
光源 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 屏
图—1 双缝干涉仪
图—3 单色光的双缝干涉图样
图—2 白光的双缝干涉图样
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单色光的双缝干涉图样：明暗相间、等距分布。
3． 猜测：
相邻的两条明（暗）条纹的间
距△x与哪些因素有关?
4．设计实验方案，探究。
分组实验，分别改变滤光片和双缝，观察干涉图样的变化。
① L、d不变，研究△x与λ的关系
用不同的单色光进行实验
② d、λ不变，研究△x与L的关系
比较有否安装接长管
③ L、λ不变，只改变双缝距离d
只改变双缝距离d
6．实验结论：
① L、d不变，研究△x与λ的关系
△x
△x
屏幕
S1
S2
双缝
L
d
图—4 实验示意图
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红光的λ最大，条纹间距最大。
② d、λ不变，研究△x与L的关系
屏与缝之间的距离L越大，条纹间距越大．
③ L、λ不变，只改变双缝距离d
d
越小，条纹间距越大．
7．理论研究得到：
d
l
x
8．根据
l
xd
测定单色光的波长
双缝间的距离d是已知的，双缝到屏的距离l可以用米尺测出，相邻两条亮
（暗）纹间的距离x用测量头（如图—5）测出。
测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会左右移动。
安装测量头时，要卸下观察筒，换上测量头。
调节目镜，在视场中出现清晰的干涉条纹及分划板上的刻线。
测量时，转动测量头，使分划板中心刻线平行于干涉条纹并对齐条纹的中心
（如图—6），记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条条纹间的距离。
测出n条亮（暗）纹间的距离a，就可以求出相邻两条亮（暗）纹间的距离
1nax。根据公式l
xd
可计算出光的波长。
换用不同颜色的滤光片，观察干涉条纹间的距离有什么变化，并根据公式
图—5 测量头
图—6
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l
xd
可计算出相应的波长。
五、 巩固训练
1．如图—7是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图．
1）图中①是光源，⑤是光屏，它们之间的②、④分别是______、______．（选填单
缝、双缝、滤光片）
2）在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是l=600mm，双缝之间的距离是
d
=0.20mm，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的分划板中心刻
线对准某条亮纹（记作第1条）的中心，这时手轮上的示数如图—8左图所示读
数为x1．
然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心，这时手轮上
的示数x2如图—8右图所示．则示数x1=_____mm．由此可以计算出这次实验中
所测得的单色光的波长的公式为λ=_______（用物理量l、d、x1 、x2表示）。
0
1
0
1
5
0 5 10
2
5
3
0
图—8
① ② ③ ④ ⑤
图—7
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感谢您的阅读，祝您生活愉快。