[3-4]4-2用光的干涉测光的波长
实验用双缝干涉测量光的波长.ppt
杨氏双缝干涉实验上人类历史上第一次在实验 室中实现认为的光的干涉。利用此实验不仅证明了 惠更斯的光的波动理论，同时还测量了光的波长。 所以该所以具有重要意义。那么，他是如何利用双 缝干涉实验测量光波的波长的呢？
一､实验目的
1.观察白光及单色光的干涉图样. 2.测定单色光的波长.
例题分析
(2)若测得双缝与屏之间距离为0.70 m，通过测量头(与螺旋 测微器原理相似，手轮转动一周,分划板前进或后退0.500 mm) 观察到第1条亮纹的位置如下图(a)所示，观察第5条亮纹的位置
如下图(b)所示。则可求出红光的波长λ= 7×10-7m.(保留一位有
效数字)
巩固练习
1.某同学做双缝干涉实验时,按要求安装好实验装置后,
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。
六､注意事项
1.放置单缝和双缝时，必须使缝平行。 2.要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心轴在遮 光筒的轴线上。 3.测量头的分划板中心刻线要对准条纹的中心。 4.要多测几条亮条纹(或暗)中心间的距离，再求Δx。
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
根据双缝干涉中条纹间距x L ,得 d x.
d
L
已知双缝间距d, 再测出双缝到屏的距离L和条纹间距x, 就可以求得
光波的波长.
三､实验器材 光源、滤光片、单缝遮光筒、光屏及光具座，如下图所示：
获得单 色光
形成线 光源
形成相 关光源
巩固练习
实验：用双缝干涉测量光的波长 课件-高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册
[解析] 实验前先取下单缝和双缝，打开光源，调节光源的高度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮，然后放好单缝和双缝，故A项错误。
（2） 测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图2所示，其读数为________ 。
[解析] 读数为 。
3.（任务3）“用双缝干涉测量光的波长”实验中，选用红色滤光片和间距为 的双缝，双缝与屏的距离为 。某同学正确操作后，在目镜中看到如图1所示的干涉条纹。换成紫色滤光片正确操作后，使测量头分划板刻线与第 条暗条纹中心对齐，在目镜中观测到的是图2中的_____（填字母）。此时测量头的读数为 。沿同一方向继续移动测量头使分划板刻线与第 条暗条纹中心对齐，此时测量头的标尺如图3所示，其读数是________ ，紫光的波长等于______ 。
D
420
[解析] 由干涉条纹间距 可知，换上紫色滤光片后，在其他条件不变的情况下，条纹间距变小，干涉条纹变密，分划板应该在正中央，D项中图符合题意。测量头标尺的读数为 。相邻两暗条纹的间距 ，根据 ，解得 。
4.（任务 、 ）如图1所示，利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距 ，双缝到光屏的距离 ，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
应用探究
[活动1].分组实验，设计好表格，做好记录。
[答案] 数据记录
第几条亮线的位置
红光
蓝光
红光的波长：____________________________________________________________。蓝光的波长：____________________________________________________________。
A
[解析] 为了获取单色的线光源，光源后面应放置滤光片、单缝，单缝形成的相干线性光源经过双缝产生干涉现象，因此， 、 、 三个光学元件依次为：滤光片、单缝、双缝，A项正确。
2024年人教版高中物理选择性必修第一册第四章光第4节实验：用双缝干涉测量光的波长
4.实验:用双缝干涉测量光的波长一、实验目的1.了解光波产生稳定干涉现象的条件。
2.观察白光及单色光的双缝干涉图样。
λ测量光的波长。
3.会用公式Δx=ld二、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、光屏及测量头)、学生电源、导线、刻度尺。
三、实验原理与设计1.实验原理:λ可知,在双缝干涉实验中,d是双缝间距,是已知的;l是双缝到屏的距离,可以由公式Δx=ld测出,那么只要测出相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx,即可由公式λ=dΔx计算出l入射光波长的大小。
2.物理量的测量:(1)l的测量:刻度尺;(2)Δx的测量:测量头(由分划板、目镜、手轮等构成);(3)d的测量:由双缝的型号决定,可直接读出。
思考测量长度的工具有:毫米刻度尺、米尺、螺旋测微器、游标卡尺等。
光波的波长该用什么来测量呢?提示:不是用某一把尺子,而是用双缝干涉仪来测量,在这个仪器中有毫米刻度尺和螺旋测微器(或游标卡尺)。
一、实验步骤1.按图所示安装仪器:2.将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的中心轴线上。
3.使光源发光,在光源和单缝之间加红(绿)色滤光片,让通过后的条形光斑恰好落在双缝上,通过遮光筒上的测量头,仔细调节目镜,观察单色光的干涉条纹,撤去滤光片,观察白光的干涉条纹(彩色条纹)。
4.加装滤光片,通过目镜观察单色光的干涉条纹,同时调节手轮,分划板的中心刻线对齐某一条纹的中心,记下手轮的读数,然后继续转动使分划板移动,直到分划板的中心刻线对齐另一条纹中心,记下此时手轮读数和移过分划板中心刻线的条纹数n。
,算出条纹间距,然后利5.将两次手轮的读数相减,求出n条亮纹间的距离a,利用公式Δx=an-1Δx,求出此单色光的波长λ(d仪器中已给出,l可用刻度尺测出)。
用公式λ=dl6.用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)。
7.重复测量、计算,求出波长的平均值。
8.换用另一滤光片,重复实验。
高中物理 第四章 光 4 实验：用双缝干涉测量光的波长教案 新人教版选择性必修第一册-新人教版高中第
4 实验：用双缝干涉测量光的波长知识结构图解重点问题聚焦1.为什么不直接测量Δx，而要测量n条条纹的间距？2．相邻两条亮条纹或暗条纹间的距离Δx与波长λ、双缝距离d、双缝到屏的距离l的关系如何？一、观察双缝干涉图样1．将光源、遮光筒、毛玻璃屏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，使光源灯丝发出的光能沿轴线射到光屏上．4．安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的中心轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5～10 cm，这时，可观察白光的干涉条纹．5．在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．在实验中双缝前面的单缝的作用是怎样的？如果我们用单色性很好的激光直接照射双缝，能否在屏上看到干涉条纹？提示：单缝的作用是获得线光源，如果用单色性很好的激光，则不需要单缝，直接照射双缝即可观察到干涉条纹．二、测定单色光的波长1．实验步骤(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亮条纹中心时，记下手轮上的读数a 1；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心时，记下此时手轮上的读数a 2；并记下两次测量时移过的条纹数n ，则相邻两亮条纹间距Δx ＝|a 2－a 1n|. (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．(5)换用不同滤光片，重复实验．2．数据处理：由Δx ＝l d ·λ知λ＝Δx ·d l.实验中为什么不直接测相邻条纹间距Δx ，而要测几个条纹间距来求平均值？提示：由于光的波长很小，实验中条纹宽度很小，直接测出一条条纹的宽度不准确或较难实现，只能先测出n 个条纹间距，再求相邻亮条纹间的距离，这样既便于测量，又可以减小误差．考点一 实验思路1．波长的测量原理相邻两亮纹或暗纹的中心间距：Δx ＝l dλ.2．干涉图样的获得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，经双缝后产生稳定的干涉图样，通过屏可以观察到明暗相间的干涉条纹，如果用白光通过双缝可以观察到彩色条纹．3．光的波长的测定若双缝到屏的距离用l 表示，双缝间的距离用d 表示，相邻两条亮纹间的距离用Δx 表示，则入射光的波长为λ＝dΔxl.d是已知的，测出l、Δx即可测出光的波长λ.【例1】某同学用绿色激光光源做光的杨氏双缝干涉实验，通过调整，光屏上p点出现了清晰的第三级亮条纹，此时绿色激光光源坏了，备用器材有：红色激光光源、紫色激光光源和间距不等的双缝光栅，为使p点再次出现第三级亮纹，可行的操作为( ) A．换用红色激光光源，同时换用间距小的双缝光栅B．换用紫色激光光源，同时换用间距小的双缝光栅C．换用紫色激光光源，同时减小双缝到光屏的距离D．换用红色激光光源，同时增大双缝到光屏的距离【审题指导】用单色光做双缝干涉实验时，条纹的间距与哪些因素有关．【解析】根据公式Δx＝Ldλ可知，由于红光的波长大于绿光的波长，所以若换用红色激光光源，需同时换用间距大的双缝光栅，或同时减小双缝到屏的距离，故A、D错误；同理，由于紫光的波长小于绿光的波长，所以若换用紫色激光光源，应同时换用间距小的双缝光栅，或同时增大双缝到光屏的距离，故B正确，C错误．故选B.【答案】 B用单色光做如图所示的双缝干涉实验时，位置的调节很难做的完全精确．(1)如果光源前狭缝S(看作线光源)的位置向中线OO′的一侧偏离了一个小距离，则与调节精确时相比，观察屏E上条纹间距不变(选填“变大”“变小”或“不变”)．(2)如果观察屏E(垂直于图画)与它的正确位置成一个小角度，则与调节精确时相比，屏上条纹间距变大或变小(选填“变大”“变小”或“不变”)．解析：(1)用单色光做双缝干涉实验时，相邻干涉条纹之间的距离Δx ＝L d λ，虽然线光源偏离某一侧一小段距离，但公式中各量没有变化，因此条纹间距也不变；(2)观察屏E (垂直于图画)与它的正确位置成一个小角度，根据相邻干涉条纹之间的距离Δx ＝L dλ，导致屏与双缝间距变大或变小，则屏上条纹间距可能变大或变小. 考点二 用双缝干涉测量光的波长1．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)测单色光的波长．2．实验器材光具座、单缝片、双缝片、滤光片(红、绿色滤光片各一片)、遮光筒、光源、测量头(目镜、游标尺、分划板、滑块、手轮)、米尺．3．实验装置如下图所示：注意器材摆放顺序．4．实验步骤(1)按照上图所示的装置安装好仪器，调整光源的位置，使光源发出的光能平行地进入遮光筒并照亮光屏．(2)放置单缝和双缝，使缝相互平行，调整各部件的间距，观察白光的双缝干涉图样．(3)在光源和单缝间放置滤光片，使单一颜色的光通过后观察单色光的双缝干涉图样．(4)用米尺测出双缝到屏的距离l ，用测量头测出相邻的n 条亮(暗)纹间的距离a ；并利用公式Δx ＝an －1计算出Δx .(5)利用表达式λ＝d Δx l，求单色光的波长． (6)换用不同颜色的滤光片重复(3)(4)(5)步骤，观察干涉图样的异同，并求出相应的波长．5．物理量的测量及注意事项测量头读数实质为游标卡尺读数(或螺旋测微器读数).(1)单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的轴线上，双缝到单缝的距离应相等；(2)测双缝到屏的距离l 可以用米尺多次测量取平均值；(3)测条纹间距Δx 时，用测量头测出相邻n 条亮(暗)纹之间的距离a ，再求出相邻的两条亮(暗)纹之间的距离Δx ＝a n －1.6．误差分析(1)误差来源本实验误差的主要来源：①米尺和测量头出现的读数误差对实验结果的影响很大；②单缝、双缝没有严格相互平行，其中心没有位于遮光筒的轴线上；③单缝到双缝的距离没有严格相等．(2)减小误差的方法①米尺测量屏到双缝的距离时多次测量取平均值，测量n 条亮纹间距时多测几条亮纹之间的间距和，多次测量取平均值；②尽量把单缝、双缝调平行，调节单缝到双缝的距离相等，其中心大致位于遮光筒的中心．【例2】 现有毛玻璃屏A 、双缝B 、白光光源C 、单缝D 和滤光片E 等光学元件，要把它们放在下图所示光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．(1)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：__________.(2)本实验的步骤：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用测量头测量数条亮条纹间的距离．在操作步骤②时还应注意___________和___________．(3)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条亮条纹中心对齐，记下此时乙中手轮上的示数为________mm.求得相邻亮条纹的间距Δx 为________mm.(4)已知双缝间距d 为2.0×10－4m ，测得双缝到屏的距离l 为0.700 m ，由计算式λ＝____________求得所测红光波长为________nm.【审题指导】1．实验时光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、屏在光具座上的放置顺序怎样？2．实验时对单缝、双缝放置有什么要求？3．实验时为什么要保证光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、屏中心大致在一条直线上？4．测量条纹间距时，为什么不是直接测量相邻两亮(暗)条纹之间的距离，而是通过测量多条亮(暗)条纹间的距离求条纹间距？【解析】 (1)滤光片是从白光中选出单色红光，单缝屏是获取线光源，双缝屏是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上．所以顺序为：C 、E 、D 、B 、A .(2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间距离大约为5～10 cm.(3)测量头的读数：先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度．题图甲读数为2.320 mm ，题图乙读数为13.870 mm ，所以相邻条纹间距：Δx ＝13.870－2.3205 mm ＝2.310 mm.(4)由条纹间距公式Δx ＝l d λ得，λ＝dΔxl，代入数据得：λ＝6.6×10－7 m＝660 nm.【答案】(1)C、E、D、B、A(2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行单缝、双缝间距离大约为5～10 cm(3)13.870 2.310(4)dΔxl660用双缝干涉测量光的波长，光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、屏顺序不能放错.为了减小实验误差，测条纹间距Δx时，需测n条亮暗条纹间的距离a，再推算得出相邻亮暗条纹间的距离，然后利用公式可得光的波长λ.某同学在做“双缝干涉测定光的波长”实验时，第一次分划板中心刻度线对齐第2条亮纹的中心时(如图甲中的A)，游标卡尺的示数如图乙所示，第二次分划板中心刻度线对齐第6条亮纹的中心时(如图丙中的B)，游标卡尺的示数如图丁所示．已知双缝间距d＝0.5 mm，缝到屏的距离l＝1 m．则：(1)图乙中游标卡尺的示数为1.250 cm.(2)图丁中游标卡尺的示数为1.770 cm.(3)所测光波的波长为6.5×10－7 m(保留两位有效数字)．解析：(1)图乙中游标卡尺是20个等分刻度，精确度为0.05 mm，读数为12 mm＋0.05 mm×10＝12.50 mm＝1.250 cm.(2)图丁中游标卡尺也是20个等分刻度，读数为17 mm＋0.05mm×14＝17.70 mm＝1.770 cm.(3)由Δx＝ldλ可得λ＝Δx·dl＝1.770－1.250×10－26－2×0.5×10－31 m ＝6.5×10－7 m. 学科素养提升测量条纹中心间距的方法两条相邻明(暗)条纹间的距离Δx 用测量头测出．测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图所示．转动手轮，分划板会左、右移动．测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心(如图所示)，记下此时手轮上的读数a 1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的读数a 2，两次读数之差就是相邻两条明条纹间的距离．即Δx ＝|a 1－a 2|.【典例】 某同学在做双缝干涉实验时，测得双缝间距d ＝3.0×10－3 m ，双缝到光屏间的距离为1 m ，两次测量头手轮上的示数分别为0.6×10－3 m 和6.6×10－3 m ，两次分划板中心刻线间有5条亮条纹，求该单色光的波长．【解析】 依题意可知Δx ＝a n －1＝6.6×10－3－0.6×10－35－1 m ＝1.5×10－3 m ， λ＝d ·Δx l ＝3.0×10－3×1.5×10－31m ＝4.5×10－6 m. 【答案】 4.5×10－6mΔx 应等于a n －1而不是an ，因为分划板中心刻线位于亮纹中心，两次分划板中心刻线间有n －1个宽度的亮条纹，所以Δx ＝an －1.1．一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到的干涉条纹，除中央白色亮纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是( A )A ．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同B ．各色光的速度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同C ．各色光的强度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同D ．上述说法都不正确解析：白光包含各颜色的光，它们的波长不同，在相同条件下做双缝干涉实验时，它们的干涉条纹间距不同，所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹．选项A 正确．2．包括红光、绿光、紫光三种色光的复合光做光的干涉实验，所产生的干涉条纹中，离中央亮纹最近的干涉条纹是( A )A ．紫色条纹B ．绿色条纹C ．红色条纹D ．都一样近解析：根据双缝干涉条纹的间距公式Δx ＝l dλ知，紫光的波长最短，则紫光的干涉条纹间距最小，所以离中央亮纹最近的干涉条纹是紫光，故A 正确，B 、C 、D 错误．3．用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为Δx .下列说法中正确的是( C )A ．如果增大单缝到双缝间的距离，Δx 将增大B ．如果增大双缝之间的距离，Δx 将增大C ．如果增大双缝到光屏之间的距离，Δx 将增大D ．如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，Δx 将增大解析：公式Δx ＝l d λ中l 表示双缝到屏的距离，d 表示双缝之间的距离．因此Δx 与单缝到双缝间的距离无关，与缝本身的宽度也无关．本题选C.4．(多选)某同学按实验安装好仪器后，观察光的干涉现象，获得成功，若他在此基础上对仪器的安装做如下改动，但还能使实验成功的是( ABC )A ．将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，其他不动B ．将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动C ．将单缝向双缝移动少许，其他不动D ．将单缝和双缝的位置互换，其他不动解析：由Δx ＝l dλ知，改变双缝到屏的距离l 仍能得到清晰条纹，只不过条纹间距变化，故A 正确；滤光片的作用是得到相干单色光，在单缝前还是在单、双缝之间不影响干涉，故B 正确；单缝与双缝之间距离对干涉无影响，故C 正确；而D 项交换后实验不能成功，故A 、B 、C 正确．5．如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大，可改用波长更长(选填“长”或“短”)的单色光，或是使双缝与光屏间的距离增大(选填“增大”或“减小”)．。
【新步步高】2015-2016学年高二物理人教版选修3-4学案：第十三章 3 用双缝干涉测量光的波长 Word版含答案[w
学案3光的干涉实验：用双缝干涉测量光的波长[目标定位] 1.知道光的干涉现象，知道光是一种波.2.理解相干光源和产生干涉现象的条件.3.理解杨氏干涉实验明暗条纹的特点、成因及出现明暗条纹的条件.4.了解用双缝干涉测量光的波长的实验原理，能够利用双缝干涉实验测量单色光的波长．一、杨氏干涉实验[问题设计]如图1所示，机械波可以产生波的干涉现象，形成稳定的干涉图样；如果我们先假设光是一种波，那么按照我们所学的波的知识，光要发生干涉现象需要满足什么条件？图1答案两光源必须有相同的频率，即两光源为相干光．[要点提炼]1．1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象，开始让人们认识到光具有波动性．2．杨氏双缝干涉实验：(1)双缝干涉的装置示意图实验装置如图2所示，有光源、单缝、双缝和光屏．图2(2)单缝屏的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况．也可用激光直接照射双缝．(3)双缝屏的作用：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光．3．光产生干涉的条件：两列光的频率相同、相位差恒定、振动方向相同．杨氏双缝干涉实验是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源的．4．干涉图样：(1)若用单色光作光源，干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹．(2)若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的．5．实验结论：证明了光是一种波．二、决定条纹间距的条件1．屏上某处出现亮、暗条纹的条件实验装置如图3所示，图3双缝S 1、S 2之间的距离为d ，双缝到屏的距离为l ，屏上的一点P 到双缝的距离分别为r 1和r 2，路程差Δr ＝r 2－r 1.(1)若满足路程差为波长的整数倍，即Δr ＝kλ(其中k ＝0,1,2,3，…)，则出现亮条纹．(2)若满足路程差为半波长的奇数倍，即Δr ＝2k ＋12λ(其中k ＝0,1,2,3，…)，则出现暗条纹． 2．相邻亮条纹(暗条纹)间的距离Δx 与波长λ的关系：Δx ＝l dλ，其中l 为双缝到屏的距离，d 为双缝之间的距离．三、实验：用双缝干涉测量光的波长1．实验原理由公式Δx ＝l dλ可知，在双缝干涉实验中，d 是双缝间距，是已知的；只要测出双缝到屏的距离l 及相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹)的中心间距Δx ，即可由公式λ＝d lΔx 计算出入射光的波长．而测量Δx 是本实验的关键．2．实验步骤(1)按如图4所示安装仪器．图4(2)将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的中心轴线上．(3)使光源发光，在光源和单缝之间加红(绿)色滤光片，让通过后的条形光斑恰好落在双缝上，通过调节遮光筒上测量头的目镜，观察单色光的干涉条纹；撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩色条纹)．(4)加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，使分划板的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下此时手轮的读数，然后继续转动手轮使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐另一条纹中心，再次记下此时手轮读数和移过分划板中心刻线的条纹数n .(5)将两次手轮的读数相减，求出n 个亮条纹间的距离a ，利用公式Δx ＝a (n －1)算出条纹间距，然后利用公式λ＝d lΔx ，求出此单色光的波长λ(d 、l 仪器中都已给出)． (6)换用不用颜色的滤光片，重复步骤(3)、(4)，并求出相应的波长．3．注意事项(1)单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的中心轴线上，双缝到单缝的距离应相等．(2)测双缝到屏的距离l 时用毫米刻度尺多次测量取平均值．(3)测条纹间距Δx 时，用测量头测出n 条亮(暗)条纹间的距离a ，求出相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx ＝a n －1.一、杨氏干涉实验例1 在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到了彩色干涉条纹．若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光频率、波长均不相等，这时( )A ．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B ．有除红色、绿色外的其他颜色的双缝干涉条纹C ．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D ．屏上无任何光亮解析 两列光能发生干涉的条件之一是频率相等．利用双缝将一束光分成能够发生干涉的两束光，在屏上形成干涉条纹，但分别用红色滤光片和绿色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不相等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，但屏上仍会有光亮，故选C. 答案 C二、决定条纹间距的条件例2 在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P 点的距离之差为0.6 μm ，若分别用频率为f 1＝5.0×1014 Hz 和f 2＝7.5×1014 Hz 的单色光垂直照射双缝，则P 点出现亮、暗条纹的情况是( )A ．单色光f 1和f 2分别照射时，均出现亮条纹B ．单色光f 1和f 2分别照射时，均出现暗条纹C ．单色光f 1照射时出现亮条纹，单色光f 2照射时出现暗条纹D ．单色光f 1照射时出现暗条纹，单色光f 2照射时出现亮条纹解析 判定某处是亮条纹还是暗条纹，关键是看该处到两光源的路程差是该光波长的倍数情况，若是整数倍，该处为亮条纹；若为半波长的奇数倍，则为暗条纹．单色光f 1的波长λ1＝c f 1＝3×1085.0×1014m ＝0.6 μm. 单色光f 2的波长λ2＝c f 2＝3×1087.5×1014m ＝0.4 μm. 可见Δr ＝λ1，Δr ＝32λ2，故用单色光f 1照射时，P 点出现亮条纹，用单色光f 2照射时，P 点出现暗条纹．答案 C三、用双缝干涉测量光的波长例3 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图5所示．双缝间的距离d ＝3 mm.图5(1)若测量红光的波长，应选用________色的滤光片．实验时需要测定的物理量有________和________．(2)若测得双缝与屏之间的距离为0.70 m ，通过测量头(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500 mm)观察第1条亮条纹的位置如图6甲所示，观察第5条亮条纹的位置如图乙所示．则可求出红光的波长λ＝________m.图6解析 (1)要测量红光的波长，应用红色滤光片．由Δx ＝l dλ可知要想测λ必须测定双缝到屏的距离l 和条纹间距Δx .(2)由测量头的数据可知a 1＝0，a 2＝0.640 mm ，所以Δx ＝a 2－a 1n －1＝0.6404 mm ＝1.60×10－4 m ， λ＝d Δx l ＝3×10－3×1.60×10－40.70m ≈6.86×10－7 m. 答案 见解析1.(杨氏干涉实验)下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是( )A ．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源B ．双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源C ．光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹D ．在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生答案 B解析 在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，故选项A 错误，B 正确．在两个完全相同的相干光源情况下，光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗条纹，选项C 错误．两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了方便肉眼观察，故选项D 错误．2．(决定条纹间距的条件)如图7所示，用单色光做双缝干涉实验，P 处为第二条暗条纹，改用频率较低的单色光重做上述实验(其他条件不变)时，则同侧第二条暗条纹的位置( )图7A ．仍在P 处B ．在P 点上方C ．在P 点下方D ．要将屏向双缝方向移近一些才能看到答案 B解析 由λ＝c f 知f 变小，λ变大．若出现第二条暗条纹，则P 到双缝的路程差Δx ＝32λ，当λ变大时，Δx 也要变大，故第二条暗条纹的位置向上移，在P 点上方，B 正确．3．(用双缝干涉测量光的波长)用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d ＝0.20 mm ，双缝到毛玻璃屏间的距离为l ＝75.0 cm ，如图8甲所示，实验时先转动如图乙所示的测量头上的手轮，使与游标卡尺相连的分划线对准如图丙所示的第1条亮条纹，此时卡尺的主尺和游标尺的位置如图戊所示，则游标卡尺的读数x 1＝________ mm ，然后再转动手轮，使与游标卡尺相连的分划线向右边移动，直到对准第5条亮条纹，如图丁所示，此时卡尺的主尺和游标尺的位置如图己所示，则游标卡尺的读数x 2＝________ mm ，由以上已知数据和测量数据，可得该单色光的波长是________ mm.(保留2位有效数字)图8答案 0.3 9.5 6.1×10－4 解析 由游标卡尺读数规则读出x 1＝0.3 mm ，x 2＝9.5 mmΔx ＝x 2－x 1n －1＝9.24 mm ＝2.3 mm λ＝Δx ·d l＝2.3×0.20750mm ≈6.1×10－4 mm.题组一 杨氏双缝干涉实验1．从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为( )A ．手电筒射出的光是单色光B ．干涉图样太细小看不清楚C ．周围环境的光太强D ．这两束光为非相干光答案 D解析 这两束光的相位差不恒定，且都不是单色光，故不是相干光，因此不能产生干涉图样．2．在杨氏双缝干涉实验中，如果( )A ．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B ．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C ．若仅将入射光由红光改为蓝光，则条纹间距一定变大D ．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹答案 B解析 用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A 错；用红光作为光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间，B 对．λ变小，Δx 变小，C 错．红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，D 错．3．用红光做光的双缝干涉实验，如果将其中一缝改用蓝光，下列说法正确的是( )A ．在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹B ．只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象，此时不产生干涉现象C ．频率不同的两列光也能发生干涉现象，此时出现彩色条纹D ．尽管亮暗条纹都是光波相互叠加的结果，但此时红光与蓝光只叠加不产生干涉现象 答案 BD解析频率相同、相位差恒定、振动方向相同是产生干涉现象的条件，红光和蓝光频率不同，不能产生干涉现象，不会产生干涉条纹，A、C错误．4．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是()A．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同B．各色光的速度不同，造成条纹的间距不同C．各色光的强度不同，造成条纹的间距不同D．各色光通过双缝到达一确定点的距离不同答案 A解析各色光的频率不同、波长不同、在屏上得到的干涉条纹的宽度不同，各种颜色的条纹叠加后得到彩色条纹．题组二决定条纹间距的条件5．如图1所示，在双缝干涉实验中，若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则()图1A．不再产生干涉条纹B．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置不变C．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置略向上移D．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置略向下移答案 D解析本实验中单缝S的作用是形成频率一定的线光源，双缝S1、S2的作用是形成相干光源，稍微移动S后，没有改变传到双缝的光的频率，因此S1、S2射出的仍是相干光，则单缝S发出的光到达屏上P点下方某点的路程差为零，故中央亮纹下移．6．关于光的干涉及双缝干涉实验的认识，下列说法正确的是()A．只有频率相同的两列光波才能产生干涉B．频率不同的两列光波也能产生干涉现象C．单色光从两个狭缝到达屏上某点的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹D．单色光从两个狭缝到达屏上某点的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹E．用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明暗相间的不等间距的单色条纹答案AD7．如图2所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹，要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以()图2A．增大S1与S2的间距B．减小双缝屏到光屏的距离C．将绿光换为红光D．将绿光换为紫光答案 C解析双缝干涉的条纹间距公式：Δx＝ldλ，增大S1与S2的间距就是增大d，所以条纹间距变小，A错误；减小双缝屏到光屏的距离就是减小l，条纹间距减小，B错误；红光波长比绿光波长长，紫光波长比绿光波长短，所以将绿光换为红光可使条纹间距增大，C正确，D 错误．8．如图3所示为双缝干涉实验中产生的条纹图样：图甲为用绿光进行实验的图样，a为中央亮条纹；图乙为换用另一种单色光进行实验的图样，a′为中央亮条纹．则以下说法正确的是(λ绿>λ红)()图3A．图乙可能是用红光进行实验产生的条纹，表明红光波长较长B．图乙可能是用紫光进行实验产生的条纹，表明紫光波长较长C．图乙可能是用紫光进行实验产生的条纹，表明紫光波长较短D．图乙可能是用红光进行实验产生的条纹，表明红光波长较短答案 A解析由题图可知，图乙中的条纹间距较大，由Δx＝ldλ可知λ乙>λ甲，故A正确．9.用波长为λ的单色光照射单缝O，经过双缝M、N在屏上产生明暗相间的干涉条纹，如图4所示，图中a、b、c、d、e为相邻亮条纹的位置，c为中央亮条纹，则()图4A ．O 到达a 、b 的路程差为零B ．M 、N 到达b 的路程差为λC ．O 到达a 、c 的路程差为4λD ．M 、N 到达e 的路程差为2λ答案 BD解析 振动一致的两光源在空间发生干涉，得到亮条纹的条件满足Δr ＝kλ(k ＝0,1,2,3…)．10．如图5所示，用频率为f 的单色光垂直照射双缝，在光屏上P 点出现第2条暗条纹，已知光速为c ，则P 点到双缝的距离之差(r 2－r 1)应为多大？图5答案 3c 2f解析 由光的干涉出现亮、暗条纹的条件可知，当屏上某点到双缝的距离之差为半波长的奇数倍时，出现暗条纹，即到双缝的距离之差r 2－r 1＝(2k ＋1)λ2，其中k ＝0,1,2,3….所以当出现第2条暗条纹时，取k ＝1，所以r 2－r 1＝3λ2.又因为c ＝λf ，所以r 2－r 1＝3c 2f. 题组三 用双缝干涉测量光的波长11．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答案 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、单缝和双缝要在同一高度，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．当然还要使光源发出的光束不致太暗．综上所述，可知选项A、C正确．12．某同学按双缝干涉实验装置安装好仪器后，观察光的干涉现象，获得成功．若他在此基础上对仪器的安装做如下改动，仍能使实验成功的是()A．将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，其他不动B．将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动C．将单缝向双缝移动少许，其他不动D．将单缝与双缝的位置互换，其他不动答案ABC解析由Δx＝ldλ知，改变双缝到光屏的距离l仍能得到清晰条纹，只不过条纹间距变化，故A正确．单缝与双缝间的距离对干涉无影响，故C正确．滤光片的作用是得到相干单色光，装在单缝前还是在单、双缝之间不影响干涉，故B正确．13．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图6所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．图6(1)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.(2)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，并使各光学元件的中心位于遮光筒的轴线上；③用刻度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时还应注意：____________________.图7(3)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7甲所示．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数______ mm，求得相邻亮条纹的间距Δx为______ mm.(4)已知双缝间距d 为2.0×10－4 m ，测得双缝到屏的距离l 为0.700 m ，由计算式λ＝________，求得所测红光的波长为__________ nm.答案 (1)E D B (2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行 (3)13.870 2.310 (4)d Δx l 6.6×102解析 (1)滤光片E 是用来从白光中选出单色红光的，单缝屏是用来获得线光源的，双缝屏是用来获得相干光源的，最后成像在毛玻璃屏上．所以排列顺序为：C 、E 、D 、B 、A .(2)在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上．(3)螺旋测微器的读数应该：先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度，图乙读数为13.870 mm ，图甲读数为2.320 mm ，所以相邻亮条纹间距Δx ＝13.870－2.3205mm ＝2.310 mm.(4)由条纹间距公式Δx ＝l d λ得：λ＝d Δx l代入数据得：λ＝6.6×10－7 m ＝6.6×102 nm.。
高中物理人教选修34课件：第十三章 4 实验用双缝干涉测量光的波长
典题例解
【例 1】如图所示是用双缝干涉测光的波长的实验装置示意图。
(1)图中①是光源,⑤是光屏,它们之间的②、③、④依次
是
、
、
。
(2)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离
(
)
A.增大③和④之间的距离
B.增大④和⑤之间的距离
C.将红色滤光片改为绿色滤光片
D.增大双缝之间的距离
(3)在某次实验中,已知双缝到光屏之间的距离是 600 mm,双缝
并在后面实验中验证。
答案:据 Δx=λ 知,不同颜色单色光的干涉条纹间距不同,波长越
长,条纹间距离越大。
2.怎样观察双缝干涉图样?
答案:(1)调节单缝的位置,使单缝与双缝间距离保持在 5~10 cm,
使缝相互平行,中心大致位于遮光筒的轴线上,这时通过测量头上的
目镜观察干涉条纹,若干涉条纹不清晰,可通过遮光筒上的调节长杆
从双缝射出的两列光波中,各种色光都能形成明暗相间的条纹,各种
色光都在中央条纹处形成亮条纹,从而复合成白色条纹。两侧条纹间
距与各色光的波长成正比,即红色光的亮条纹间的宽度最大,红色在
亮纹的最外侧,紫色光亮条纹间的宽度最小,紫色在亮纹的最内侧,即
除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合,这样就形成了彩色干涉
双缝、光屏。
(2)根据 Δx=λ,增大④和⑤之间的距离 l,能增大光屏上相邻两
条亮条纹之间的距离,故选项 A 错误,B 正确;将红色滤光片改为绿色
滤光片,λ 减小,则 Δx 减小,选项 C 错误;增大双缝之间的距离即增大
d,则 Δx 减小,选项 mm,a2=10.793 mm,
实验中为什么不直接测相邻条纹间距 Δx,而要测几个条纹间距
2024-2025学年高中物理第十三章光4实验：用双缝干涉测量光的波长教案1新人教版选修3-4
（1）学生可以利用课后时间阅读科普文章，增强对双缝干涉现象的理解和兴趣。
（2）针对学术研究，学生可以挑选几篇具有代表性的论文进行阅读，了解双缝干涉实验在科学研究中的重要性和应用。
（3）观看实验操作演示视频，跟随讲解步骤进行学习，提高实验操作的熟练度。
（4）利用实验软件进行虚拟实验，多次尝试和调整参数，加深对双缝干涉实验的理解。
作用与目的：
-巩固学生在课堂上学到的双缝干涉知识点和实验技能。
-通过拓展学习，拓宽学生的知识视野和思维方式。
-通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。
教学资源拓展
1.拓展资源
（1）科普文章：《光的干涉现象揭秘》、《双缝干涉实验的科学原理》等，帮助学生深入了解双缝干涉的原理和实验过程。
2.题型二：计算干涉条纹间距与波长的关系
题目：在双缝干涉实验中，已知光的波长为λ，干涉条纹间距为d，求波长与干涉条纹间距之间的关系。
答案：d = λ/2
解析：在双缝干涉实验中，干涉条纹间距d与光的波长λ之间的关系为d = λ/2。这是因为干涉条纹间距d是由两个相邻的明条纹或暗条纹之间的距离，而每个条纹对应一个光波的波峰或波谷，因此条纹间距d等于波长λ的一半。
-信息技术手段：利用在线平台、微信群等，实现预习资源的共享和监控。
作用与目的：
-帮助学生提前了解本节课的主要内容，为课堂学习做好准备。
-培养学生的自主学习能力和独立思考能力。
2.课中强化技能
教师活动：
-导入新课：教师通过讲解一个与双缝干涉相关的实际案例，引出本节课的主题，激发学生的学习兴趣。
-讲解知识点：教师详细讲解双缝干涉原理，结合实例帮助学生理解。
2.实验装置：双缝干涉实验的装置包括激光光源、双缝板、光屏和测量尺等。
激光干涉测量技术
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只用一个角锥棱镜反射器作动镜还可以组成图(d)所示的 双光束干涉仪，它也是一种较理想的光路布局，基本上不 受镜座多余自由度的影响，而且光程增加一倍。 (2)整体式布局 这是一种将 多个光学元件结合在一起，构 成一坚固的组合结构的布局。 如右图所示，立方体分光器上 蒸镀了其他元件。整个系统对 外界的抗干扰性较好，抗动镜 多余自由度能力强，测量灵敏 度提高一倍。但这种布局调整 起来不方便，对光的吸收较严 重。 1.立方体分光器;2.移动反射镜
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(4)零光程差的结构布局 在干涉仪中，为使初始光程差 不随环境条件的变化而变化，常采用参考臂Lc和测量臂Lm相 等，并使两臂布置在仪器同一侧的结构形式。此时，干涉仪 的初始光程差Lm-Lc=0，即所谓的零光程差结构形式，如图所 示。这种结构布局可以提高干涉仪的测量精度。
(a)测量时测量光路光程增加；(b)测量时测量光路减小
式中，nj、ni分别为干涉仪两支光路的介质折射率：li，lj 分别为干涉仪两支光路的几何路程差。若把被测件放入 干涉仪的一支光路中，干涉仪的光程差将随着被测件的
位置与形状而变，干涉条纹也随之变化，测量出干涉条
纹的变化量，便可直接获得l或n，还可间接获得l或n有关
的各种被测信息。
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激光干涉测量长度和位移
二、测量系统组成
激光干涉测量仪的主要部分有：激光干涉仪系统、干涉条纹 计数和处理测量结果的电子系统及机械系统。 (一)干涉仪系统 干涉仪系统主要包括光源、分束器和反射器。 1.激光干涉仪常用光源 因为He-Ne激光器输出激光的频率和功率稳定性高，它以 连续激励的方式运转，在可见光和红外光区域里可产生多种波 长的激光谱线，所以，He-Ne激光器特别适合作相干光源； 2.干涉仪将一束光分为两束或几束的方法 (1)分波阵面法 激光器发出的光经准直扩束后，得到一平而 光波的波阵面。利用有微小夹角的两反射镜Ml和M2(菲涅尔双 面镜)的反射，将光波的波阵面分为两部分，然后使二者在屏幕 P相遇，在屏上出现明暗相间的干涉条纹，如下图(a)所示。 (2)分振幅法 把一束光分成两束以上的光束，它们全具有原 来波的波前，但振幅减小了。如迈克尔逊干涉仪。常用的分光 器有：平行平板分光器和立方体分光器．如下图(b)所示
第4节 实验：用双缝干涉测量光的波长 教学设计
第4节实验：用双缝干涉测量光的波长一、实验目的1．用双缝干涉实验装置测量光的波长．2．学习测量微小距离的方法．二、实验器材光具座、双缝干涉仪(由光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头组成)、学生电源．三、实验原理与设计1．测量原理由公式λ＝dlΔx，分别测量d、l和Δx，可求得光波波长．2．条纹间距Δx的测定如图甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与干涉条纹平行，然后转动手轮，使分划板向左(向右)移动至分划板的中心刻线与条纹的中心对齐，如图乙所示记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出n个亮纹间的距离a，可求出相邻两亮纹间的距离Δx＝an－1.四、实验步骤1．如图甲所示，在光具座上把各光学元件装配好．从遮光筒上取下双缝，打开电源，调节光源的高度，直到光束能沿遮光筒的轴线射到毛玻璃屏的中心，放上单缝和双缝，使它们的距离为5～10 cm，并保持缝相互平行．2．观察光屏上的白光干涉条纹的特点．给光源加上不同的滤光片，看条纹的色彩、间距发生了什么变化，相邻亮条纹(或暗条纹)的间距是否相等．3．记下双缝间的距离d和双缝到光屏的距离l.4．转动手轮，先使分划板中心刻线对准某条亮条纹中心，如图乙所示，记下此时的读数．继续转动手轮，使分划板中心刻线移过n条条纹，对齐另一亮条纹中心，再记下此时的读数．转动手轮进行测量时，一次测量中不要反向旋转．5．把测量结果记录在数据表格中，算出两次读数之差，并求出相邻亮条纹(或暗条纹)的平均间距Δx.求出光的波长．五、注意事项1．单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的轴线上，双缝到单缝距离应相等．2．测双缝到屏的距离l可用米尺测多次取平均值．3．测条纹间距Δx时，用测量头测出n条亮(暗)纹间的距离a，求出相邻的两条亮(暗)纹间的距离Δx＝an－1.六、误差分析本实验为测量性实验，因此应尽一切办法减少有关测量的误差．1．双缝到屏的距离l的测量误差因本实验中双缝到屏的距离非常长，l的测量误差不太大，但也应选用毫米刻度尺测量，并用多次测量求平均值的办法减小相对误差．2．测条纹间距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．热点一对实验原理及注意事项的考查【例1】如图，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥毛玻璃．(1)②、③、④三个光学元件依次为________(填正确答案的标号)；A．滤光片、单缝、双缝B．单缝、滤光片、双缝C．单缝、双缝、滤光片D．滤光片、双缝、单缝(2)如果实验时将红光滤光片换为绿光滤光片，则相邻亮纹(暗纹)间的距离________(填“变大”或“变小”)．[解析](1)为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝，故A正确．(2)根据Δx＝Ldλ，当将红光滤光片换为绿光滤光片时，即波长减小，则相邻亮纹(暗纹)间的距离变小．[答案](1)A(2)变小[针对训练1]现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉实验装置，用以测量红光的波长．(1)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的排列顺序应为C、________、________、________、A.(2)将激光束照在双缝上，在光屏上观察到的现象是选项中的________．(3)保持双缝到光屏的距离不变，换用间隙更小的双缝，在光屏上观察到的条纹间距将__________________________；保持双缝间隙不变，减小双缝到光屏的距离，在光屏上观察到的条纹间距将______________．(均选填“变宽”“变窄”或“不变”)答案：(1)E D B(2)A(3)变宽变窄热点二仪器的使用和数理处理【例2】图甲是利用双缝干涉测量某单色光波长的实验装置，测得双缝屏到毛玻璃屏的距离l为0.2 m、双缝间的距离d为0.4 mm，图乙是通过该仪器的观测装置看到的毛玻璃屏上的干涉图样，其中1、2、3、4、5…是亮条纹的编号，图丙、图丁是利用该仪器测光的波长时观察到的情景，图丙是测第1号亮条纹的位置，此时观测装置上千分尺的读数为__________mm，图丁是测第4号亮条纹的位置，此时观测装置上千分尺的读数为__________mm.根据上面测出的数据可知，相邻两条亮条纹间的距离Δx＝__________mm，计算波长的数学表达式λ＝________，被测光的波长为________nm.[解析]题图丙是测第1号亮条纹的位置，此时千分尺的读数为0.5 mm＋0.01×1.0 mm＝0.510 mm题图丁是测第4号亮条纹的位置，此时千分尺的读数为1 mm＋0.01×48.5 mm＝1.485 mm相邻两条亮条纹间的距离Δx＝1.485－0.5103mm＝0.325 mm根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝ldλ得λ＝Δx·dl代入数据得λ＝0.325×10－3×0.4×10－30.2m＝6.5×10－7 m＝650 nm.[答案]0.510 1.4850.325Δx·dl650[针对训练2]在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将实验器材按要求安装在光具座上，如图所示．在实验前已获知的数据有：双缝的间距为d，双缝到屏的距离为L.(1)为了达到实验目的，根据已标明的实验器材，可判断出M处的实验器材是________．(2)分别选用红色和蓝色滤光片做实验，得到的干涉图样是如下四幅图中的两幅．则用红色滤光片做实验得到的干涉图样是其中的________．(3)经测量，红光相邻两条干涉亮条纹间的距离为Δx，请据此写出能够反映红光波长大小的表达式λ＝________________．(4)该实验中L＝700 mm，已知d的数量级为10－4 m，相邻两条亮条纹间距的数量级为10－3 m，由此可推断红光的波长数量级约为________m.A．10－3B．10－5C．10－7D．10－9解析：(1)为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝，然后让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样，M处的实验器材是单缝；(2)干涉图样应是间距相等明暗相间的条纹，由于红光的波长大于蓝光的波长，根据Δx＝Ldλ可知，红光的干涉图样的明暗相间的条纹更宽，故A与题意相符，B、C、D与题意不相符；(3)根据Δx＝Ldλ得，红光波长的表达式λ＝ΔxL d；(4)根据λ＝ΔxL d知，λ＝10－3×10－40.7m＝1.4×10－7 m故A、B、D与题意不相符，C与题意相符．答案：(1)单缝(2)A(3)ΔxL d(4)C(建议用时：30分钟)1．同学们利用图示装置测量某种单色光的波长．实验时，接通电源使白炽灯正常发光，调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹．(1)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条亮纹中央到第n 条亮纹中央间的距离为x，则单色光的波长λ＝____________．(2)若只将滤光片去掉，下列说法正确的是________．A．屏上出现黑白相间的干涉条纹，中央是亮纹B．屏上出现黑白相间的干涉条纹，中央是暗纹C．屏上出现彩色干涉条纹，中央是白色亮纹D．屏上出现彩色干涉条纹，中央是红色亮纹答案：(1)xd（n－1）l(2)C2．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示．(1)以线状白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实验现象后，总结出以下几点：A．灯丝和单缝及双缝必须平行放置B．干涉条纹与双缝垂直C．干涉条纹疏密程度与双缝宽度有关D．干涉条纹间距与光的波长有关以上几点中你认为正确的是________．(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条刻度线时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为________mm.(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值．解析：(1)为使屏上的干涉条纹清晰，灯丝与单缝和双缝必须平行放置，所得到的干涉条纹与双缝平行；由Δx＝ldλ可知，条纹的疏密程度与双缝间距离、光的波长有关，所以A、C、D正确．(2)固定刻度读数为0.5 mm，可动刻度读数为20.2×0.01 mm，所以测量结果为0.5 mm＋20.5×0.01 mm＝0.705 mm.(3)测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，由几何知识可知测量头的读数大于条纹间的实际距离．答案：(1)ACD(2)0.705(3)大于3．(1)某同学进行双缝干涉实验时备有下列仪器：A．白炽灯B．双缝C．单缝D．滤光片E．光屏把以上仪器装在光具座上时，正确的排列顺序应该是：______________(填写字母代号)．(2)已知双缝到光屏之间的距离L＝500 mm，双缝之间的距离d＝0.50 mm，单缝到双缝之间的距离s＝100 mm，某同学在用测量头测量时，调整手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮条纹的中心，然后他继续转动，使分划板中心刻线对准B亮条纹的中心，前后两次游标卡尺的读数如图所示．则入射光的波长λ＝____________m(结果保留2位有效数字)．(3)实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善办法有________．A．改用波长较长的光(如红光)作为入射光B．增大双缝到屏的距离C．增大双缝到单缝的距离D．增大双缝间距解析：(1)要产生单色光，需将白炽灯发出的光通过滤光片，再通过单缝形成线光源，最后通过双缝，在光屏上产生干涉条纹，所以器材的合理顺序是ADCBE.(2)游标卡尺读数精确度为0.1 mm，A位置主尺读数为11 mm，游标尺读数为1，读数为x1＝11 mm＋1×0.1 mm＝11.1 mm，同理B位置读数为x2＝15.6 mm，则条纹间距Δx＝x2－x17≈0.64 mm.则λ＝dLΔx＝6.4×10－7 m.(3)由Δx＝Ldλ可知，要增大条纹间距，可用波长更长的入射光或增大双缝到屏的距离，故A、B正确．答案：(1)ADCBE(2)6.4×10－7(3)AB。
浙江省杭州市学军中学高二物理教案：沪科教版 选修3-4 3.4《实验：用双缝干涉测定光的波长》
《实验：用双缝干涉测定光的波长》教学设计杭州学军中学王畅一、前期分析1. 教学内容分析本节课选自高中物理人教版选修3-4第三章第四节，实验原理是通过相邻亮（或暗）条纹中心间距的表达式测定单色光的波长，推导表达式是本节课的重难点，在推导过程中用到了两次近似，第一是直角近似，前提是两缝间距远小于缝到屏的距离；第二个近似是正切值约等于正弦值，前提是角度足够小，在处理近似问题时应该将上述的近似过程作为已知条件处理，若是完整证明需要涉及高等数学。
亮纹出现的条件是光程差为半波长的偶数倍，这也是学生学习过程中的一个难点，在教学过程中可通过动画演示辅助学生理解。
在实验中教材没有使用激光器作为光源，而是采用普通的白炽灯，应该提醒学生激光源也可以做干涉实验，在学生实验中需要说明凸透镜、滤光片、单缝、双缝、毛玻璃片、遮光仪器的作用分别是什么，其中单缝的作用是难点，单缝的作用是得到一束振动情况相同的线光源，由于单缝到双缝的距离相等、完全对称，可以认为双缝对应的两个子波来自于同一个波面，是两个相干光源。
在测定单色光波长的实验中，许多学生往往得不到清晰的干涉图样，传统的实验仪器只适用于单人观察，并不能展示出来组织学生讨论交流，这样就大大降低了课堂效率。
本节课中通过iPhone等可便携式设备，将学生的视野实时展现，针对不同的问题组织课堂讨论。
当然具体测量就离不开误差分析，应不断提问在实验操作过程中应该怎样减小实验误差2. 学情分析在学习本节课之前，学生已经观察了干涉图样，并认识到出现亮条纹和暗条纹的位置特点，干涉现象也说明了光是一种波。
干涉现象在生活中较难出现，可组织进行学生实验，采用激光作为光源观察激光的干涉图样并总结规律。
在学习本节课之前学生也已经学习了螺旋测微器和游标卡尺的读数，并有一定的实验误差分析基础。
但学生在光学实验中的实验技能较弱，本实验作为光学中的重点实验，需要学生知道如何判断光学仪器是否已经共轴等高，如何确定白炽灯的光源置于凸透镜的焦点处，在教学过程中可适当做一些引导以提高实验的成功率。
高中物理人教版选修3-4教学课件：第十三章 4 实验：用双缝干涉测量光的波长(22张)
光的 颜色
红
波长 nm 770－620
光的 颜色
绿
波长 nm 580－490
橙
620－600
蓝－靛
490－450
黄
600－580
紫
450－400
用白光做双缝干涉实验，在屏上会出现什么现象？
课堂小结
实验过程 单色光的获得 l、d 的获得 测量头的操作 与读数 累加法测量 x
计算得出 l
测光的波长
实验原理
x = l l
d
器材量光波波长的方法？
•自制双缝。
•为什么白光的双缝干涉图样是彩色的 ？
13.4用双缝干涉测量光的波长
如下图所示，与两缝之间的距离d相比，每个狭 缝都很窄，宽度可以忽略，两缝S1､S2的连线的中垂线 与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0=L。
r1 r2
理论上可以证明：
Δ
x= Ll
d
单 缝
双 缝 的 位 置
双 缝
遮 光 筒
毛 玻 璃 屏
目 镜
拨杆
测
遮
量
刻
光
头
度
筒
尺
双
单
缝
缝
，
光
源
a1
a2
x = | a2 a1 | . n 1
1. 用刻度尺测量双缝到光屏间的距离L。 2 将L、Δx代入公式，求出光的波长λ。 3 重复测量、计算，求出波长的平均值。 4 换用不同颜色二级管观察干涉条纹的异同，求出相应的波长。
各种颜色光的波长
各色光在真空中的波长和频率
备考2025届高考物理一轮复习讲义第十四章光学实验十八用双缝干涉实验测量光的波长
试验十八用双缝干涉试验测量光的波长新高考光学作为必考后，光的干涉试验起先作为选择题出现，2024年中江苏T6也考查了该试验，试验一般只有2个题，因此在试验中会轮番考查，也可能在选择题中考查.预料2025年高考中，选择题和试验题均有可能考查.1.试验目的（1）了解光产生稳定干涉现象的条件；（2）视察白光及单色光的双缝干涉图样；（3）驾驭用测量头测量条纹间距的方法；（4）测量单色光的波长.2.试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Δx.双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长λ之间满意λ＝[1]dl3.试验器材双缝干涉仪（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.试验步骤（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，并留意使双缝与单缝[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]中心.图乙（2）视察：①调单缝与双缝间距，视察白光的干涉条纹.②在单缝和光源之间放上滤光片，视察单色光的干涉条纹.（3）测量：调整测量头，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]｜x2－x1｜.n－15.数据分析|.（1）条纹间距Δx＝|x2－x1n－1Δx.（2）波长λ＝[6]dl（3）计算多组数据，求λ的[7]平均值.6.留意事项（1）调整双缝干涉仪时，要留意调整光源的高度，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）调整测量头时，应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐，登记此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐，登记此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离.（4）不要干脆测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）视察到白光的干涉条纹是彩色条纹，其中[9]白色在中心，[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楚的程度.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精确，此间距中的条纹数未数清.研透高考明确方向命题点1教材基础试验1.[2024辽宁省试验中学校考]某试验小组利用如图甲所示装置测量某单色光的波长.图甲（1）该试验小组以线状白炽灯为光源，对试验装置进行调整，视察试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.若运用间距更小的双缝，会使相邻明条纹中心间距离变小C.若想增加从目镜中视察到的条纹个数，应将屏向远离双缝方向移动D.若视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）该试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）若试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）依据双缝干涉原理，可知干涉条纹与双缝平行，A错误；依据干涉条纹间距公式Δx＝Ldλ可知，若运用间距更小的双缝，会使相邻明条纹中心间距离变大，B错误；若想增加从目镜中视察到的条纹个数，应减小条纹间距，依据公式Δx＝Ldλ知应将屏向靠近双缝方向移动，C错误；若视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）依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）依据题意可知相邻条纹间距为Δx＝x2－x15＝11.550－1.5155mm＝2.007mm，由相邻条纹间距公式Δx＝Ld λ可得所测光的波长为λ＝ΔxLd＝2.007700×0.2mm＝573nm.命题点2创新设计试验2.[2024海口模拟]某试验小组运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λd ＝ΔxL（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.假如用紫色激光重新试验，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＝x B－x A10＝65.010mm＝6.50mm，由λd＝ΔxL可得λ＝ΔxdL ＝6.50×10－3×0.2×10－32.0m＝6.50×10－7m.假如用紫色激光重新试验，由于紫色激光的波长较小，由λd ＝ΔxL可知，d、L不变，则相邻亮纹间距会变小.。
迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告
迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告实验目的，通过使用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长，掌握干涉仪的原理和操作方法，并利用干涉仪测量光波的波长。
实验仪器，迈克尔逊干涉仪、激光光源、准直器、透镜、半反射镜、平面镜、光电探测器等。
实验原理，迈克尔逊干涉仪是一种利用干涉现象来测量光波波长的仪器。
在干涉仪中，激光光源发出的光波被分成两束，分别经过半反射镜和平面镜反射后再次交汇，形成干涉条纹。
通过测量干涉条纹的间距，可以计算出光波的波长。
实验步骤：1. 将激光光源对准干涉仪的入射口，并调节准直器使光线尽可能垂直入射。
2. 调整半反射镜和平面镜的位置，使两束光线在屏幕上形成清晰的干涉条纹。
3. 使用光电探测器测量干涉条纹的间距，并记录下数据。
4. 根据已知的干涉仪参数，计算出光波的波长。
实验结果，通过实验测量得到的干涉条纹间距为X，根据已知的干涉仪参数计算得到光波的波长为λ。
实验结论，通过迈克尔逊干涉仪测量光波的波长，我们成功地掌握了干涉仪的原理和操作方法，并利用干涉仪测量了光波的波长。
实验结果与理论值吻合较好，验证了干涉仪测量光波波长的可行性。
存在问题，在实验过程中，可能存在实验误差，导致测量结果与理论值存在一定差异。
在今后的实验中，需要进一步提高实验操作的精确度，以获得更准确的实验结果。
改进方案，在今后的实验中，可以加强对干涉仪的操作技巧的训练，提高对干涉条纹的观察和测量的准确性，以减小实验误差，获得更可靠的实验结果。
总结，通过本次实验，我们深入理解了迈克尔逊干涉仪的原理和操作方法，掌握了利用干涉仪测量光波波长的技术，并对实验结果进行了分析和总结，为今后的实验工作提供了宝贵的经验。
4.4实验用双缝干涉测量光的波长
4.3试验：用双缝干预测量光的波长 一、试验原理 (1)二、试验器材 (1)三、试验步骤 (2)四、数据处理 (2)五、误差分析 (2)六、考前须知 (2)【稳固练习】 (4)一、试验原理如图1所示，两缝之间的距离为d ，每个狭缝都很窄，宽度可以忽视．图1两缝S 1、S 2的连线的中垂线与屏的交点为P 0，双缝到屏的距离OP 0＝l .那么相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距：Δx ＝l dλ. 假设双缝间距，再测出双缝到屏的距离l 和条纹间距Δx ，就可以求得光波的波长．二、试验器材双缝干预仪，即光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头．另外，还有同学电源、导线、刻度尺等．学习名目学问把握三、试验步骤1．将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图2所示．图22．接好光源，翻开开关，使灯丝正常发光．3．调整各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏．4．安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距5～10 cm，这时可观看白光的干预条纹．5．在单缝和光源间放上滤光片，观看单色光的干预条纹．四、数据处理1．安装测量头，调整至可清楚观看到干预条纹．2．使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，登记手轮上的读数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另一亮条纹的中心，登记此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮条纹，两条纹间距为a＝|a2－a1|，那么相邻两条亮条纹间的距离Δx＝|a2－a1|n－1＝an－1.3．用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是的)．4．重复测量、计算，求出波长的平均值．五、误差分析1．光波的波长很小，Δx、l的测量误差对波长λ的影响很大．2．在测量l时，一般用毫米刻度尺；而测Δx时，用千分尺且采纳“累积法〞．3．屡次测量求平均值．六、考前须知1．双缝干预仪是比拟精密的仪器，应轻拿轻放，不要任凭拆解遮光筒、测量头等元件．2．滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去．3．安装时，留意调整光源、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、双缝平行且竖直，间距大约为5～10 cm.4．测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心.[例题1]〔2023•天河区校级三模〕在利用“双缝干预测定光的波长〞试验中，双缝间距为d，双缝到光屏间的距离为L ，在调好试验装置后，用某种单色光照耀双缝得到干预条纹，当分划板在图中B 位置时，对应游标卡尺读数如图，那么：〔1〕分划板在图中B 位置时游标卡尺读数x B ＝mm ；〔2〕假设分划板在图中A 位置时游标卡尺读数为x A 〔x A ＜x B 〕，那么该单色光的波长的表达式为λ＝(x B −x A )d 6L 〔用x A 、x B 及题中所给字母及必要的数字表示〕；〔3〕假设用频率更高的单色光照耀，同时增大双缝间的距离，那么条纹间距 变窄 〔填“变宽〞或“变窄〞或“不变〞〕。
10用双缝干涉测量光的波长实验报告
姓名班级实验台号实验课题实验器材a 1/mma 2/mm /mm Δx /mm λ/nm 红光22.8813.549.34 1.868662绿光13.8621.647.78 1.556552物理实验报告单（示例十）（选修3-4,§13.4）用双缝干涉测量光的波长1.观察双缝干涉的干涉图样。
2.测定单色光的波长。
实验目的实验日期实验原理纹间的距离，l 为双缝到屏之间的距离，实验中d 一般是已知的，所以测出l 、Δx 即可测出光的波长。
3.Δx 由测量头测出。
测量头由划分板、目镜、手轮等构成。
如图1所示。
转动手轮，分划板会左、右移动。
测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心（如图2所示），记下此时手轮上的读数a 1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的条纹中心时，记下手轮上的刻度数a 2，两次读数之差就是这两条条纹间的距离。
即 。
Δx 很小，直接测量时相对误差较大，通常测出n 条明（暗）条纹间的距离a ，再推算出相邻两条明（暗）条纹间的距离Δx=a/(n-1)。
1.光源发出的复色光经滤光片成为单色光，单色光经过单缝时，单缝相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，我们通过光屏可以观察到明暗相间的干涉条纹，若用白光照射，通过两狭缝可以在光屏上观察到彩色条纹。
2.根据 可以计算出单色光的波长。
公式中d 为双缝间距离，Δx 为相邻两条亮（或暗）实验步骤及结论实验教师签名批阅日期（3）用刻度尺测得双缝到屏的距离l =705mm，已知双缝间距d =0.25mm。
这样就用公式 求得红光的波长。
2.测定单色光的波长（1）安装测量头，调节至可清晰观察到红光的干涉条纹（用红色滤光片）。
（2）接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。
（5）再换绿色滤光片，重复实验，求绿光的波长。
（3）调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。
1.观察双缝干涉图样双缝干涉实验仪、光具座及附件、学生电源、导线、刻度尺。
实验用双缝干涉测量光的波长
第十三章 第四节
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(3)在光源和单缝间放置滤光片，使单一颜色的光通过后 观察单色光的双缝干涉图样。
第十三章 第四节
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相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是 Δx＝Ldλ 已知双缝间距 d，再测出双缝到屏的距离 L 和条纹间距 Δx，就可以求得光波的波长。 2．实验器材 光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及光具座。
第十三章 第四节
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第十三章 第四节
成才之路 ·物理 ·人教版 · 选修3-4 第十三章 第四节
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(1)利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法： A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄 B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽 C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄 E．去掉滤光片后，干涉现象消失 其中正确的是________。
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如果在双缝干涉实验的遮光筒内充满某种透明介质(折射 率为 n)，保持入射光源、双缝间距、双缝到屏的距离都不变， 则屏上相邻两明(暗)条纹的间距变为原来的多少？
答案：n1
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解析：设光在空气中的波长为 λ0，在介质中传播时，光 的频率不变，波长和波速改变。介质中的光速和波长分别为： v＝nc，λ＝vf ＝n1·cf＝λn0。根据相邻条纹的间距公式 Δx＝dl λ 可知， 在介质中相邻两个明(暗)条纹的间距仅为真空(空气)中的n1， 即条纹会变密。
利用干涉实验测量光的波长
数据处理过程中可能引入算法误差、截断误差等。为减小 误差，可采用高精度算法、增加数据位数等措施提高数据 处理精度。
04
波长计算与结果展示
波长计算公式推导
双缝干涉实验公式
$lambda = frac{a times d}{D}$，其中$lambda$为光波长，$a$为双缝间距 ，$d$为干涉条纹间距，$D$为双缝到屏幕的距离。
误差来源及减小措施
光源不稳定
光源的功率波动或频率漂移会导致干涉条纹的变化，从而 影响测量精度。为减小误差，可采用高稳定度的光源或进 行光源校准。
光学元件误差
光学元件的加工误差、装配误差等会导致光路的不准确， 从而影响测量精度。为减小误差，可采用高精度光学元件 并进行精确装调。
环境干扰
环境中的振动、温度变化等因素会对干涉仪的稳定性产生 影响，进而引入测量误差。为减小误差，可采取隔振、恒 温等措施提高干涉仪的稳定性。
THANKS
感谢观看
控制激光强度
调整激光源的输出功率， 使得在屏幕上获得清晰的 干涉条纹。
双缝间距及宽度设置
选择双缝间距
根据实验要求和光源波长 ，选择合适的双缝间距， 一般可在0.1-1mm范围内 调整。
调பைடு நூலகம்双缝宽度
双缝宽度应远小于光源波 长，以确保干涉现象明显 。通常使用精密的刻划技 术或光刻技术制作双缝。
固定双缝装置
值，计算得到光波长为 $lambda_1 = 632.8 nm$。
根据迈克尔逊干涉实验公式，代 入实验测量得到的$d$、
$theta$和$N$值，计算得到光 波长为$lambda_2 = 633.0 nm$。
对比两个实验结果，发现两者非 常接近，且都在可见光波长范围 内（400-700 nm），说明实验
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第4章 光的波动性4.2 用光的干涉测光的波长【学习目标】1．知识与技能：理解用双缝干涉实验测定光的波长的原理，能正确操作实验来测定光的波长。
2．过程与方法：通过实验认识到不同颜色的光对应不同的波长，从实验中定性得到条纹间距x ∆与双缝距离（D ）两屏距离L 、光的波长λ的关系，并能理论推导之，形成理论与实践相统一的思想。
应用λd Lx =∆测量光的波长，这是一种间接测量法，即把不易直接测量的物理量转化为易直接测量的量，这是物理学上常用的方法之一。
3．情感态度与价值观：渗透科学家认识事物科学的物理思维方法，获取以科学实验追求真理的情感体验。
【要点导学】1．双缝干涉使用说明书（1）双缝干涉实验仪器结构及使用方法（2）实验原理：λd Lx =∆ 式中各物理量的含义（3）先调整光源、测量光筒共轴，再在光源后放上单缝、滤光片、双缝，并调整单缝、双缝的缝宽与高度，在光屏上得到干涉条纹。
（4）用测量目镜测出n 条亮条纹（或暗条纹）间的距离s ，则相邻两条纹间的间距为1-=∆n sx（5）根据x L d∆=λ计算得出光的波长2． 表达式 λd Lx =∆ 的理论推导与物理含义在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离不变的条件下，光波的波长越长，各条纹之间的距离越大，条纹间距与光波的波长成正比。
3．各种色光在真空中的波长范围红色光（ 700 ～ 620nm ）， 橙色光（ 620～ 600nm ）， 黄色光（600 ～ 580nm ），绿色光（ 580 ～ 490nm ），蓝色光（490 ～450nm ）， 紫色光（600 ～ 580nm ）λ红色光>λ橙色光>λ黄色光>λ绿色光>λ蓝色光>λ紫色光【方法举例】1．公式λd Lx =∆的应用（1）利用此公式可以测定单色光的波长。
（2）用同一双缝干涉装置做实验，选用不同颜色的滤光片做实验，得到红光Δx 最大，紫光Δx 最小。
由此可知红光的波长最大，紫光的波长最小；用白光作双缝干涉实验时，由于白光中各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹，其中最靠近中央白色亮纹的是紫色亮纹。
（3）双缝间的距离d 大约为3-4mm ，单缝与双缝间的距离大约5-10cm 。
例1 在双缝实验中，缝间距为0.45mm ，观察屏离缝115cm ，现用读数显微镜测得11个亮纹之间的距离为15mm ，试求所用波长？[解析]根据题意11个亮纹之间的距离为15mm ， 由1-=∆n s x 可得33105.11111015--⨯=-⨯=∆x m ， 由x L d∆=λ，得73109.5105.1115045.0--⨯=⨯⨯=∆=x Ld λ m [说明]要求理解λd Lx =∆的物理意义，在运算时注意单位的统一。
例2 用红光做双缝干涉实验，在屏上P 点出现第三条亮条纹，则（ ）（A ）如果换绿光做双缝干涉实验，第三条亮条纹出现在P 点的下方（B ）如果增大双缝到光屏之间的距离，第三条亮条纹出现在P 点的下方（C ）如果增大双缝的每条缝的宽度，第三条亮条纹出现在P 点的下方（D ）如果增大双缝的间的距离，第三条亮条纹出现在P 点的下方[解析] 绿光的波长比红光的波长短， 由λd Lx =∆可知换绿光做双缝干涉实验，x ∆减小，因此绿光的第三条亮条纹出现在P 点的下方，A 选项正确；如果增大双缝到光屏之间的距离L ，则x ∆增大，第三条亮条纹出现在P 点的上方，B 选项错误；如果增大双缝的每条缝的宽度，则x ∆不变，条纹位置不变，C 选项错误；如果增大双缝的间的距离d ，则x ∆减小，第三条亮条纹出现在P 点的下方，D 选项正确。
本题正确选项（A ）、（D ）。
[说明] λd Lx =∆是判断条纹位置的重要依据。
如果调节双缝的每条缝的宽度与调节双缝的间的距离不能混淆。
例 3 在用双缝干涉测光的波长的实验中，准备了下列仪器： A ．白炽灯 B ．双窄缝片 C ．单窄缝片 D ．滤光片 E ．毛玻璃光屏（1）把以上仪器安装在光具座上，自光源起合理的顺序是_________（填字母）。
（2）在某次实验中，用某种单色光通过双缝在光屏上得到明暗相间的干涉条纹，其中亮纹a 、c 的位置利用测量头上的分划板确定，如图4-2-1所示，其中表示 a 纹位置（图甲）的手轮读数为___________mm（3）如果上述实验中双缝与光屏间距为 0 . 5m ，所用的双窄缝片是相距 0 .18mm 规格的双窄缝片，则实验中所用单色光的波长为____μm . （结果保留 3 位有效数字）。
[解析] （1）ADCBE （2）a 纹位置（图甲）的手轮读数1.789mm图4-2-1（3）c 纹位置（图乙）的手轮读数4.940mm ，576.12789.1940.4=-=∆x mm 567.010567.010576.150018.063=⨯=⨯⨯=∆=--x L dλμm[说明] 通过实验操作掌握用间接测量的方法测量微小物理量。
【基础训练营】一、选择题1．同一装置，用不同颜色的光做双缝干涉实验，下列说法正确的是（ ）（A ）由于红光的波长最长，所以用红光做双缝干涉实验时，得到的条纹间距最大（B ）由于红光的波长最长，所以用红光做双缝干涉实验时，得到的条纹间距最小（C ）由于紫光的波长最短，所以用紫光做双缝干涉实验时，得到的条纹间距最小（D ）由于黄光的波长比蓝光的波长长，所以用黄光做双缝干涉实验时，得到的条纹间距比用黄光做双缝干涉实验时得到的条纹间距大2．用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为Δx 。
下列说法中正确的有（ ）（A ）如果增大单缝到双缝间的距离，Δx 将增大（B ）如果增大双缝之间的距离，Δx 将增大（C ）如果增大双缝到光屏之间的距离，Δx 将增大（D ）如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，Δx 将增大3．在光的双缝干涉实验中，以下说法正确的是 （ ）（A ）使双缝间距离变小，则条纹间隔变宽（B ）使屏与双缝间距离变小，则条纹间隔变宽（C ）将入射光由绿光改为红光，则条纹间隔变宽 （D ）将入射光由绿光改为紫光，则条纹间隔变宽4．关于光的干涉现象，下列说法中正确的是（ ）（A ）在双缝干涉实验中，亮条纹的宽度是不等的（B ）在双缝干涉实验中，把入射光由红色光换成紫色光，相邻亮条纹间距变宽（C ）只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象（D ）频率不相同的两列光也能发生干涉现象5．用单色光做双缝干涉实验，下列说法中正确的是（ ）（A ）中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍（B ）相邻干涉条纹之间的距离相等（C ）在实验装置不变的情况下，红光的两相邻明条纹间距小于蓝光的两相邻明条纹间距（D ）屏与双缝之间的距离减小，则屏上两相邻明条纹间的距离增大二、填空题6．在利用双缝干涉测光的波长的实验中,当分划板中心刻线对齐某明条纹的中心时,记下此时手轮上的读数p 1；转动测量头使分划板中心刻线对齐第4条明纹的中心时,记下此时手轮上的读数p 2。
利用刻度尺测出双缝到屏的距离l ，要求出相应光波的波长λ，还需已知的物理量是 。
如果这一已知量用x 表示,则λ的数学表达式是_______ 。
7．如图4-2-2甲所示，是利用双缝干涉测定单色光波长的实验装置，滤光片的作用是_____，单缝的作用是_______________，双缝的作用是______________，单缝和双缝之间的方向关系是_______________．某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A 条纹中心时（图1），游标卡尺的示数如图4-2-2乙所示，第二次分划板中心刻度对齐B 条纹中心时（图2），游标卡尺的示数如图4-2-2丙所示，已知双缝间距为0.5mm ，从双缝到屏的距离为1m ，则图4-2-2乙游标卡尺的示数为__________mm ，图4-2-2丙游标卡尺的示数为_______________mm 。
实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是______________，所测单色光波长为___________m 。
三、计算题8．一波长为0.55m 的绿光入射到间距为0.2mm 的双缝上，求离双缝2m 远处的观察屏上干涉条纹的间距。
若双缝距离增加到2mm ，条纹间距又是多少？9．在双缝干涉实验中，已知双缝间距离是0.2 mm ，双缝到光屏的距离为80 cm 。
某单色光的干涉图样中第一条亮纹中央到第四条亮纹中央的距离为7.80 mm ，据此求单色光的波长是多少？【能力提高站】一、选择题1．某同学按实验装置安装好仪器，观察光的干涉现象获得成功，若他在此基础上对仪器的安装做如下改动，仍能使实验成功的是（ ）（A ）将遮光筒内的光屏，向靠近双缝的方向移动少许，其它不动（B ）将滤光片移至单缝和双缝之间，其它不动（C ）将单缝向双缝移动少许，其它不动（D ）将单缝与双缝的位置互换，其它不动2．某学生用两支相同的手电筒射出的光作为光源做双缝干涉实验，结果在光屏上看不到干涉花纹，其原因是 （ ）（A ）手电筒射出的光不是单色光 （B ）干涉图样太细小看不清楚白炽灯 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 屏图4-2-2甲图4-2-2乙图4-2-2丙（C ）周围环境的漫反射光太强 （D ）两个光源是非相干光源3．用白光做双缝干涉实验时，得到彩色的干涉条纹，下列正确的说法是：（ ）（A ）干涉图样的中央亮纹是白色的（B ）在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹（C ）在靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹（D ）在靠近中央亮纹两侧最先出现的彩色条纹的颜色与双缝间距离有关4．在双缝干涉实验实验中，用红光照射双缝，在屏上得到明暗相间的干涉条纹，则（ ）（A ）将黄光代替红光照射双缝，在屏上明暗条纹间距增大，条纹宽度增宽（B ）在波峰与波谷叠加的地方出现明条纹，在波谷与波谷叠加的地方出现暗条纹（C ）将双缝稍微向远离单缝的方向移动少许，屏上条纹间距将增大（D ）将双缝稍微向远离单缝的方向移动少许，干涉现象更清晰5．激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理。
用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度v 与二次曝光时间间隔t ∆的乘积等于双缝间距，实验中可测得二次曝光时间间隔t ∆、双缝到屏之距离l 以及相邻两条亮纹间距x ∆，若所用激光波长为λ，则该实验确定物体运动速度的表达式是（A ）t l xv ∆∆=λ （B ）t x l v ∆∆=λ（C ）t xl v ∆∆=λ （D ）x tl v ∆∆=λ二、填空题6．利用图4-2-3中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法：A 、将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄B 、将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽C 、将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D 、换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄E 、去掉滤光片后，干涉现象消失其中正确的是：_______________。