高三物理总复习 实验14 用双缝干涉测量光的波长课件 鲁科版
实验十四用双缝干涉测光的波长
frac{L}{d}lambda$），计算光的波长。
03
重复测量多个波长的干涉条纹间距，求平均值以减小
误差。
05 数据记录与处理
记录干涉条纹间距
干涉条纹间距
在实验过程中，使用测量工具精确测 量并记录干涉条纹的间距。
测量精度
为了确保测量结果的准确性，应采用 高精度的测量工具，并多次测量以减 小误差。
波长与干涉条纹间距的关系
干涉条纹间距与光的波长成正比。在双缝干涉实验中，相邻干涉条纹之间的距离（即干涉条纹间距） 与光的波长成正比。通过测量干涉条纹间距，可以推算出光的波长。
干涉条纹间距的计算公式为：间距 = 波长 / 双缝间距。通过调整双缝间距或已知双缝间距，可以计算 出光的波长。
03 实验器材
多次测量求平均值
对干涉条纹间距进行多次测量 并取平均值，以减小人眼观察 和读数误差对结果的影响。
提高实验操作技能
通过培训和练习，提高实验操 作技能，确保实验过程中各项
操作准确无误。
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双缝干涉装置
双缝干涉装置由双缝、屏幕和测量工具组成。双缝用于产生相干光束，屏幕用于观 察干涉条纹，测量工具用于测量条纹间距。
双缝的间距和宽度对干涉条纹的清晰度和测量精度有重要影响，因此需要选用精度 较高的双缝。
屏幕要求平整、无划痕，以便准确观察干涉条纹。
测量工具：光尺、测微器等
光尺是一种测量光束位移的仪器，用于测量条纹间距。光尺的精度直接影响到测量结果的准确性。
单色光的照射与干涉条纹的观察
01
打开光源，使单色光照射到双缝上。
02
观察屏幕上出现的干涉条纹，记录干涉条纹的形状和分布情况。
高中物理实验：用双缝干涉测量光的波长优质PPT课件
条亮纹中心位置x2；则第1条a亮纹与第 n 条亮纹中心间距为a=x2-x1，
则相邻亮纹间距为：
x n1
25
45
20
40
35
0
15 5
10
15
200 5
10
15
20
30
螺旋测微器的读数
第1条时读数
第4条时读数
四、实验步骤
6.已知双缝间的距离d，测出双缝到屏的距离L，由 计算红光的波长。
x d ，
距离d=3 mm.
(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_×___1_0_-_7_m.(保留一位有效数字)
用双缝干涉测量光的波长
光源 透镜
单缝 双缝
屏
滤光片
遮光筒
一、实验目的
1.了解光波产生稳定的干涉现象的条件； 2.观察双缝干涉图样； 3.测定单色光的波长.
二、实验原理
单色光通过单缝后，经双缝产生稳定干涉图样，图中
相邻两条亮纹间距∆x、双缝间距d、双缝到屏的距离L、
单色光的波长λ满足：
Δx = L λ d
典例分析——实验仪器的选择与使用
例1.用双缝干涉测光的波长,实验中采用双缝干涉仪，它包括以下元件:
A.白炽灯
B.单缝片
C.光屏
D.双缝
E.滤光片(其中双缝和光屏连在遮光筒上)
(1)把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是:A__E_B_D__C__(A已写好).
2021届高考物理一轮复习实验：用双缝干涉测光的波长课件
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，记下此时图乙中手轮上的示数____mm
，求得相邻亮纹的间距Δx为____mm。解析 (1)题图甲的读数为 2.320 mm，题图乙的读数 (2)已知双缝间距d为2.0×10－4 m
课堂互动
【例3】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C、_E_D_B_、A。
(2)本实验的操作步骤有： 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(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_单__缝__与__双__缝__的__间__距__为__5_～__1_0_c_m__和_使__单__缝__与__双__缝__相__互__平__行_。 解析 (1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为光源、滤光片、单缝、双缝、 屏，因此应填，E、D、B。(2)单缝与双缝的间距为5～10 cm，使单缝与双缝相互平行。 答案 (1)EDB (2)单缝与双缝的间距为5～10 cm 使单缝与双缝相互平行
课堂互动
2.数据处理与误差分析 (1)数据处理
①条纹间距 Δx＝an2－ －a11。
②波长 λ＝dl Δx。 ③计算多组数据，求 λ 的平均值。
课堂互动
(2)误差分析 ①双缝到屏的距离l的测量存在误差。 ②测条纹间距Δx带来的误差。 a．干涉条纹没有调整到最清晰的程度。 b．误认为Δx为亮(暗)条纹的宽度。 c．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。 d．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。
4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长-课件(11张PPT)
蓝光 双缝间距0.36 mm
新知讲解
三、物理量的测量
的测量 ：双缝到屏的距离 可以用刻度尺测出。 的测量
新知讲解
三、物理量的测量
的测量 ：测量个亮条纹间的距离
则：∆ =
−
新知讲解
三、物理量的测量
的测量 ：双缝到屏的距离 可以用刻度尺测出。 的测量 ：测量个亮条纹间的距离
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，此时手轮上的示数如
图乙所示。一、实验装置
双缝干涉实验装置示意图
滤光片
光源
透镜
双缝
遮光筒
毛玻璃
目镜
单缝
新知讲解
二、实验步骤
红光 双缝间距0.18 mm
红光 双缝间距0.36 mm
安装遮光筒与光源，使之在一条直线直线上
在光源前加个凸透镜，以便得到平行光
加上单缝与双缝，使缝平行
调整单缝筒与遮光筒同轴，使屏上得到清晰的干涉条纹
则：∆ =
用公式求出光的波长： =
−
课堂练习
1. 用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样，双缝之间的距离是0.2mm，用的是绿色滤光片，
从目镜中可以看到绿色干涉条纹。
（1）如果把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，相邻两亮条纹中心的距离如何变化？
（2）把绿色滤色片换成红色，相邻两个亮条纹中心的距离增大了。这说明哪种色光的波长
实验：用双缝干涉
测量光的波长
温故知新
1.产生稳定的干涉条纹的条件：两光频率相同。
高考物理实验-用双缝干涉测光的波长
用双缝干涉测光的波长知识元用双缝干涉测光的波长知识讲解一、实验目的观察干涉图样，测定光的波长．二、实验原理双缝干涉中相邻两条明（暗）条纹间的距离△x与波长λ、双缝间距离d及双缝到屏的距离L满足△x=λ．因此，只要测出△x、d和L，即可求出波长λ．三、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、毛玻璃屏、测量头）、刻度尺．四、实验步骤1．观察双缝干涉图样①将光源、滤光片、单缝、双缝、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到达光屏．④安装双缝，使双缝与单缝的缝平行，二者间距5～10cm．⑤观察白光的干涉条纹．⑥在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．2．测定单色光的波长（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央，记下手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板中心刻线移动，记下移动的条纹数n和移动后手轮的读数a2，a1与a2之差即n条亮纹的间距．（3）用刻度尺测量双缝到光屏间距离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，重复实验测量其他单色光的波长．五、注意事项1．安装器材时，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、双缝平行且竖直．2．光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近．3．调节的基本依据是：照在屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头、遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰的主要原因是单缝与双缝不平行．4．光波波长很短，△x、l的测量对波长λ的影响很大，l用毫米刻度尺测量，△x利用测量头测量．可测多条亮纹间距再求△x，采用多次测量求λ的平均值法，可减小误差．例题精讲用双缝干涉测光的波长例1.在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将所用器材按要求安装在如图甲所示的光具座上，然后接通电源使光源正常工作。
高考物理一轮复习 实验十四 用双缝干涉测量光的波长专题精讲课件
(1) 他 设 计 的 这 种 “ 增 反 膜 ” 所 依 据 的 原 理 是 _______________________________________________________ _______________________________________________________ __________________________________.
第三十一页，共32页。
(3)干涉和衍射(yǎnshè)都证明光具有波动性；如果薄膜厚 度均匀变化，则干涉条纹一定平行；白光的干涉为彩色条纹， 单色光的干涉则为该色光颜色；当膜的厚度为四分之一波长 时，两反射光叠加后减弱则会“增透”．故选项A、D正确．
(二)调用所学解题 (1)两反射的紫外线叠加后加强 (2)1.23×10－7 m (3)A、D
第三页，共32页。
【知道(zhī dào)·实验器材】 双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光 筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、刻度尺
【熟习·实验步骤】 1. 观察干涉条纹
①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上．如图 所示．
第四页，共32页。
②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光． ③调节(tiáojié)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，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．
(2)保持(bǎochí)双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大， 屏 上 明 暗 相 间 的 条 纹 间 距 __________( 选 填 “ 越 大 ” 或 “ 越 小”)；
2025年高考物理总复习实验十四用双缝干涉测光的波长
知识巩固练1.(多选)利用如图所示装置研究双缝干涉现象时，下列说法正确的是 ( )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【答案】ABD2.在“用双缝干涉测量光波长”的实验中，用图甲装置测量红光的波长.(1)图甲中标示器材P 应为________.A.凸透镜B.凹透镜C.红色滤光片D.红色毛玻璃片(2)图乙为干涉图样，转动测量头上的手轮，使分划板中心刻线对准图乙所示的明条纹A 的中心，此时游标卡尺的示数如图丙所示，则游标卡尺的读数x 1=________mm.(3)再转动手轮，使分划板中心刻线向右边移动，直到对准明条纹B 的中心，此时游标卡尺的示数如图丁所示，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 ，则该单色光的波长是________nm.【答案】(1)C (2)0.4 (3)720【解析】(1)图甲中标示的器材P 应为红色滤光片，C 正确，A 、B 、D 错误.(2)游标卡尺为10分度游标卡尺，精确值为0.1 mm ，图丙游标卡尺的读数为0 mm +4×0.1 mm =0.4 mm.(3)图丁游标卡尺的读数为16 mm +6×0.1 mm =16.6 mm ，由图乙可知6Δx =16.6 mm -0.4 mm =16.2 mm ，解得Δx =2.7 mm ，根据公式Δx =l d λ，解得λ=d Δx l =0.2×10-3×2.7×10-30.75 m =720 nm.综合提升练3.利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距d =0.4 mm ，双缝到光屏间的距离l =0.5 m ，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图甲所示，分划板在图中A 、B 位置时，游标卡尺示数也如图中所给出，则：(1)分划板在图甲中A 、B 位置时游标卡尺示数如图乙所示，分别为x A =______mm ，x B =______mm ，相邻两条暗纹间距Δx =______mm.(2)波长的表达式λ=______(用Δx 、l 、d 表示)，该单色光的波长λ=______m.(3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将________(填“变大”“不变”或“变小”).【答案】(1)11.1 15.6 0.75 (2)d l Δx 6.0×10-7 (3)变小【解析】(1)游标卡尺读数时：一要注意精确度；二要注意读数时主尺读数应为游标尺零刻度线所对主尺位置的读数；三要注意单位，无论是主尺读数还是游标尺读数都要以mm 为单位读取.本题中还要注意主尺上的数字的单位是cm ，不是mm.由图可知x A =11.1 mm ，x B =15.6 mm ，Δx =16×(15.6-11.1) mm =0.75 mm. (2)由Δx =l d λ得λ=d l Δx =0.4×10-30.5×0.75×10-3 m =6.0×10-7 m. (3)从λ=d l Δx 可知，波长越长的光，干涉条纹间距越大.根据频率、光速与波长的关系，可知频率越高的光，波长越短，所以干涉条纹间距越小.。
2025版高考物理一轮总复习第14章光实验18用双缝干涉实验测量光的波长课件
(2)实验原理。已知双缝间距d＝0.3 mm，双缝到屏的距离l＝1.2 x6－x1d
m，由计算式λ＝____5_l _____，可得所测光的波长为___6_._5_×__1_0_－_7__m(计 算式用题中出现的字母表示，波长保留两位有效数字)；
(3)误差分析。在其他操作都正确的前提下，下列操作中一定会使测 量结果偏小的是___C___。
实验十八 用双缝干涉实验测量光的波长
实验知识 · 自主回顾
一、实验目的 1．了解光波产生稳定的干涉现象的条件。 2．观察白光和单色光的双缝干涉图样。 3．测量单色光的波长。 二、实验原理
相邻两条明条纹间距 Δx 与入射光波长 λ，双缝 S1、S2 间距 d 及双缝 与屏的距离 l 满足的关系式为 Δx＝dl λ。
(3)干涉条纹的宽度是指一个明条纹与一个暗条纹的宽度的和，为两 个相邻的明条纹(或暗条纹)的中心之间的距离，故题图C是正确的，题图 A、B、D错误。
(4)由题图甲、乙可知，第一次得到的条纹间距较小，根据 Δx＝dl λ 可知，单缝与双缝的缝距对条纹间距无影响，选项 A 错误；光的强度对 条纹间距无影响，选项 B 错误；光源离双缝的距离对条纹间距无影响， 选项 C 错误；双缝离光传感器的距离 l 较小，则条纹间距较小，选项 D 正确。
(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＝22.7182×－130－3 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 Δx＝Dd λ， 则有 λ＝Dd Δx＝3.0×10－4×1.22.53×10－3 m≈6×10－7 m。
(3)根据双缝干涉条纹间距 Δx＝Dd λ 可知，仅增大 D、仅减小 d 或仅 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，所以 A、C 正确。
课件-高二物理-实验-用双缝干涉测量光的波长
以下说法正确的是( CD )
A.当像屏向双孔屏略微移动时,像屏上的条纹变得
模糊不清
B.当像屏远离双孔屏略微移动时,像屏上的条纹变
得模糊不清
单孔屏 双孔屏 像屏
C.当像屏向双孔屏略微移动时, 单色光
像屏上的条纹仍然清晰
D.当像屏远离双孔屏略微移动时,
像屏上的条纹仍然清晰
18
练习.用螺旋测微器的测量头,调节分划
（3）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 （4）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
13
十.几种单色光的干涉条纹
红光的条纹间距最大，紫光的最小。
1.红光的波长最长，紫光的波长最短。 2.波长越长，频率越小；波长越短，频率越大。 3.光的颜色由频率决定
屏的距离L=0.60m,
波长= 6.0×n1m0.-7m
20
λ=d△x/l
＊练习.用游标卡尺(10分度)的测量头,调
节分划板的位置,使分划板的中心刻线
对齐第1条亮纹的中心(图B),此时读数
是19.4mm ;将中心刻线向一侧移动到第6
条亮纹中心位置(图C),读出的读数
是 28.4mm ; 相邻两条纹间距x1=.8mm.
纹间的距离,即： x a2 - a1 n 1
7
七.实验步骤
1．观察干涉条纹 (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,使光源发出的光能沿轴 线到达光屏．
8
(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,二者间距约5 cm~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．
光的干涉、实验：用双缝干涉测量光的波长课件
● 答案 B
借题发挥 判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源(双缝)的路程差(光程差)与波 长的比值，要记住光程差等于波长整数倍处出现亮条纹，等于半波长奇数倍处为暗条纹，还要注 意这一结论成立的条件是：两个光源情况完全相同．
纹，这也是出现明暗条纹的条件．
相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距：Δx＝dl λ. 三、用双缝干涉测量光的波长
实验目的：(1)观察白光及单色光的双缝干涉图样 (2)测定单色光的波长
● 实验原理：利用公式Δx＝___d_l λ．Δx指____相__邻__明__条__纹__或___相邻
● 暗__条__纹__间__距__离___，l指_双__缝__离__屏__距__离__，d指__双__缝__间__距__离__．
● (2)暗条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍．即：
λ
|PS1－PS2|＝(2k－1)·2 (k＝1，2，3，…)
● k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开． ● (3)时间上的关系：①亮条纹：Δt＝nT(n＝0，1，2，3，…)
②暗条纹：Δt＝(2n＋1)·T2(n＝0，1，2，3，…) 式中Δt 表示两列光波到同一点的时间差：T＝1f为光波 的周期．
多大，P点都是中央亮条纹中心．而分别由S1、S2射 出的光到P1点的路程差刚好是橙光的一个波长，即 |P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ橙，则两列光波到达P1点振 动情况完全一致，振动得到加强，因此，出现亮条
纹．当换用波长为400 nm的紫光时，|P1S1－P1S2|＝
600 nm
＝32λ紫，则两列光波到达 P1 点时振动情况完全相反，即
实验：用双缝干涉测量光的波长PPT1
实验：用双缝干涉测量光的波长PPT1P PT-精 品课件 （实用 版） 实验：用双缝干涉测量光的波长PPT1P PT-精 品课件 （实用 版）
实验：用双缝干涉测量光的波长PPT1P PT-精 品课件 （实用 版）
【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
总结提能 分析双缝干涉图样必须明确影响条纹间距的因 素有哪些．根据 Δx＝dl λ 分析条纹间距的变化．
在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的 屏幕上显示出干涉图样．若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的 间距，可选用的方法是( ACD )
A．改用红色激光 B．改用蓝色激光 C．减小双缝间距 D．将屏幕向远离双缝的位置移动 E．将光源向远离双缝的位置移动
(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
【例 1】 (多选)用白光做“双缝干涉”实验时，得到彩色 的干涉条纹，下列说法正确的是(AC )
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
1．用单色光做双缝干涉实验，干涉条纹有什么特点？条纹 间距与哪些因素有关？
第三章
光及其应用
4 实验：用双缝干涉测量光的波长
01课前自主学习 03课堂效果检测
高三物理《实验十四用双缝干涉测光的波长》.ppt
制作 08 2012年上学期
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 D.换一个两缝之
色的，干涉条纹间距变宽 间距离较大的双
C.将单缝向双缝移动一小段 缝，干涉条纹间
距离后，干涉条纹间距变宽
距变窄
E.去掉滤光片后，干
涉现象消失其中正确
的是_____________。
湖南长郡卫星远程学校
湖南长郡卫星远程学校
制作 08 2012年上学期
2.接好光源，打开开关，调节光源的高 度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线 把屏照亮。
3.安装单缝和双缝，单缝和双缝间距离 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。
4.在单缝和光源间放上滤光片，观察单 色光的双缝干涉图样。
d表示)，该单色光的波长λ=____________m；
(3)若改用频率较
高的单色光照射，得
到的干涉条纹间距将
_________(填“变大”
“不变”或“变小”)
湖南长郡卫星远程学校
制作 08 2012年上学期
(1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读
数分别为xA=__1_1_._1___mm，xB=__1_5_._6___mm，
_________(填“变大”
“不变”或“变小”)
湖南长郡卫星远程学校
制作 08 2012年上学期
(1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读
数分别为xA=__1_1_._1___mm，xB=__1_5_._6___mm， 相邻两条纹间距△x=___0_.7_5___mm；
(2)波长的表达式λ=________(用△x、l、
答案：ABC
第十四章 实验十四 用双缝干涉测量光的波长
实验十四 用双缝干涉测量光的波长 目标要求 1.掌握由Δx ＝l dλ测量光的波长的原理，并会测单色光波长.2.观察单色光的双缝干涉图样，掌握测量头测量条纹间距的方法．实验技能储备1．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＝d lΔx . 2．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，尽量使缝的中点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，记下此时手轮上的读数a 1，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a n .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 ，双缝到屏的距离l ，重复测量．3．数据分析(1)条纹间距Δx ＝a n －a 1n －1.(2)波长λ＝d l Δx . (3)计算多组数据，求λ的平均值．4．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，测量头与遮光筒不共轴；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行．考点一 教材原型实验例1 如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”实验中：(1)在光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②滤光片、③________、④________、⑤遮光筒、⑥光屏(含测量头)．(2)利用图中装置研究双缝干涉现象时，下列说法中正确的是________．A ．将光屏移近双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变小B ．将滤光片由蓝色的换成红色的，其他条件不变，干涉条纹间距变大C ．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距变大D ．换一个两缝之间距离更大的双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变小E ．去掉滤光片，其他条件不变，干涉现象消失(3)在某次测量中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹记为第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，此时手轮上的示数如图乙所示，则此示数为________ mm ，由此可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＝__________，求得所测红光波长为________ nm.答案 (1)单缝 双缝 (2)ABD(3)13.870 2.310 (4)Δxd l 660 解析 (1)由题图可知，③为单缝，④为双缝．(2)将光屏移近双缝，l 减小，则由Δx ＝l dλ可知，在其他条件不变时，干涉条纹间距变小，故A 正确；将滤光片由蓝色的换成红色的，则波长λ变大，所以其他条件不变时，干涉条纹间距变大，故B 正确；将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变时，干涉条纹间距不变，故C 错误；换一个两缝之间距离更大的双缝，则d 变大，在其他条件不变时，干涉条纹间距变小，故D 正确；去掉滤光片，其他条件不变，会形成彩色干涉条纹，故E 错误．(3)由题图乙可得读数为x 2＝13.5 mm ＋37.0×0.01 mm ＝13.870 mm ，由题图甲可得读数为x 1＝2 mm ＋32.0×0.01 mm ＝2.320 mm ，则相邻亮条纹的间距Δx ＝x 2－x 15＝13.870－2.3205mm ＝2.310 mm.(4)由Δx ＝l d λ可得λ＝d l Δx ，代入数据解得，波长为λ＝2.310×10－3×2.0×10－40.700m ＝6.6×10－7 m ＝660 nm.例2 (2023·浙江省镇海中学模拟)(1)如图所示，小王同学做在“用双缝干涉测量光的波长”实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，下列哪个操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行________．A ．仅拨动拨杆B ．仅旋转单缝C ．仅前后移动凸透镜D ．仅旋转毛玻璃处的测量头(2)小王同学将分划板中心刻线与干涉条纹调平行后，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图所示，手轮上的示数是________ mm.答案 (1)D (2)50.15解析 (1)若要使得分划板中心刻线与干涉条纹平行，则仅旋转毛玻璃处的测量头即可，故选D.(2)手轮上的示数是50 mm ＋0.05 mm ×3＝50.15 mm.考点二 探索创新实验例3 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，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，________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＝________ m ．(结果保留1位有效数字)(3)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 ．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答案 (1) S ′ (2)6×10－7 (3)AC解析 (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，S ′相当于另一个“缝”．(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 ＝22.78×10－312－3m ≈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Δx ＝D d λ，则有λ＝d D Δx ＝3.0×10－4×2.53×10－31.2m ≈6×10－7 m. (3)根据双缝干涉条纹间距Δx ＝D d λ可知，仅增大D 、仅减小d 或仅增大波长λ都能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离，所以A、C正确．课时精练1．(2021·浙江6月选考·17(2))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________．(单选)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(2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是________．(单选)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答案(1)C(2)D解析(1)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，故选C.(2)根据Δx＝ldλ，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，故选D.2．可发出红、黄、绿三色光的多层警示灯，被广泛应用于数控机床、电子机械自动化生产线等工业领域．某同学想采用如图甲所示的实验装置测定三种色光的波长．(1)打开多层示警灯的绿光灯，将遮光筒对准光源放置．在光源和双缝之间还必须放置一个________(选填“滤光片”或“单缝”)，其目的是保证经双缝得到的两列光是________(选填“相干”或“非相干”)光；(2)已知双缝之间的距离为0.6 mm，双缝到屏的距离为1.5 m，绿光的干涉图样如图乙所示，分划板中心刻线在A 位置时螺旋测微器的读数为1.128 mm ，在B 位置时读数如图丙所示，为________ mm ，则该绿光的波长为________ nm(计算结果保留三位有效数字)；(3)在不改变其他条件的情况下，该同学又进行了几组实验，通过照相底片记录了干涉图样，分别测量了红光、黄光的波长(红光为625 nm 、黄光为570 nm)．图(a)、(b)、(c)是实验中记录下的三种色光的干涉图样，但被不小心弄混了，经判断绿光产生的干涉图样是图________(选填(a)、(b)或(c))．答案 (1)单缝 相干 (2)6.526 540 (3)(c)解析 (1)在光源和双缝之间还必须放置一个单缝，其目的是保证经双缝得到的两列光是相干光．(2)分划板中心刻线在B 位置时读数为6.5 mm ＋2.6×0.01 mm ＝6.526 mm条纹间距为Δx ＝6.526－1.1284mm ＝1.349 5 mm 由Δx ＝l d λ解得该绿光的波长λ＝d l Δx ＝0.6×10－31.5×1.349 5×10－3 m ＝5.398×10－7 m ≈540 nm.(3)由波长关系λ红>λ黄>λ绿，可知在其他条件不变的情况下，干涉图样条纹间距Δx 红>Δx 黄> Δx 绿，所以绿光的条纹间距最小，则绿光产生的干涉图样是题图(c)．3．寒假期间小明利用图甲所示的物品，测量了某型号刀片的厚度．实验过程如下：(1)点燃蜡烛，用蜡烛火焰把玻璃片的一面熏黑；(2)并齐捏紧两片刀片，在玻璃片的熏黑面划出两条平直划痕；(3)如图乙所示，将激光光源和玻璃片固定在桌上，并将作为光屏的白纸固定在距离足够远的墙上．(4)打开激光光源，调整光源的高度并使激光沿水平方向射出，恰好能垂直入射在两划痕上．(5)观察白纸上的干涉条纹如图丙所示．用刻度尺测出a 、b 两点间的距离为________ cm ，则两相邻暗纹中心之间的距离Δy ＝________ cm.(6)测得玻璃片到光屏的距离L ＝3.00 m ，已知该红色激光的波长λ＝700 nm ，利用公式求出双划痕间距d ＝________ mm ，即为刀片厚度(结果保留两位有效数字)．答案 (5)10.50 2.1 (6)0.10解析 (5)用刻度尺测出a 、b 两点间的距离为10.50 cm ，两相邻暗纹中心之间的距离为Δy ＝10.505cm ＝2.1 cm. (6)刀片的厚度为Δy ＝L d λ，解得d ＝0.10 mm.。
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Δy＝13.870－2.320 mm＝2.310 mm. 5
(4)由条纹间距公式 Δy＝dl λ 得 λ＝dΔl y，代入数值得：
λ＝6.6×10－7 m＝6.6×10－4 mm.
【答案】 (1)E、D、B
(2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝与双
缝间的距离大约为 5～10 cm 要保证光源、滤光
条纹的疏密程度与光的波长 λ、双缝到屏的距离 l、
双缝间距 d 有关，c 错 d 正确．
(2)若分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向
上，测 n 条亮纹间的距离就会比真实值偏大，条
纹间距
Δx＝n－a
就会偏大． 1
【答案】 (1)ad (2)大于 【规律总结】 (1)实验时应调整光源、单缝、 双缝和光屏、目镜与测量头共轴，单缝和双 缝安装时应呈竖直方向且相互平行，遮光筒 的轴线要与光具座导轨平行，若不共轴或单 缝与双缝不平行则会引起干涉条纹亮度小、 不清晰，不便观察和测量． (2)分划板上的刻线应与干涉条纹的亮(暗)线平 行，否则会增大测量结果的误差． (3)双缝、测量头安装到遮光筒上时要装到底， 使各部件的定位面紧密吻合，否则会影响测 量结果．
(3)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12－5－4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，记下此时图乙中手轮上的示数 ________mm，求得相邻亮纹的间距Δy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，由计算公式λ＝ ________，求得所测红光波长为________mm.
图12－5－4
【解析】 (1)滤光片E是从白光中选出单色 红光，单缝屏是获取点光源，双缝屏是获得 相干光源，最后成像在毛玻璃屏．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；单缝、双缝间 距离大约为5 cm～10 cm；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为：先读整数刻度， 然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度， 由题干图知读数分别为13.870 mm和2.320 mm.所以相邻条纹间距
A．v＝λlΔΔyt C．v＝lλΔΔyt
B．v＝ΔlyλΔt D．v＝λlΔΔty
【解析】 由 Δy＝dl λ＝vlΔtλ 得 v＝ΔlyλΔt.
【答案】 B
3．数据处理
用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离 l，由公式 λ ＝dl Δy 计算波长．重复测量、计算，求出波长的平
均值．
二、实验中应注意的事项 1．放置单缝和双缝时，必须使缝平行，间距 大约5 cm～10 cm. 2．要保持光源、滤光片、单缝、双缝和光屏 的中心在同一条轴线上． 3．测量头的中心刻线要对应着亮(或暗)纹的中 心． 4．要多测几个亮纹(或暗纹)中心间的距离，再 求Δy. 5．调节的基本依据是：照在像屏上的光很弱， 主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光
(2)如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条 纹不在同一方向上，如图12－5－5所示，则在 这种情况下来测量干涉条纹的条纹间距Δx时， 测量值________真实值．(选填“大于”“小于” 或“等于”)
图12－5－5
【解析】 (1)为了获得清晰的干涉条纹，a 正确．由
干涉现象可知干涉条纹与双缝平行，b 错误．干涉
筒不共轴所致，干涉条纹不清晰一般主要原因
是单缝与双缝不平行所致．
三、误差分析 1．双缝到屏的距离l的测量存在误差． 2．测条纹间距Δy带来的误差 (1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度． (2)误认为Δy为亮(暗)条纹的宽度． (3)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． (4)测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，
(3)调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第 1 条
亮条纹的中心，记下手轮上的读数 a1，转动手轮， 使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第 n
条相邻的明条纹中 心对齐时，记下手轮上的刻度
数
a2，则相邻 两条纹间的距离
Δy＝|an1－ －
a2|. 1
(4)换用 不同的滤光片，测量其他色光的波长 ．
图12－5－1
实际测量时，要测出 n 条明纹(暗纹)的宽度， 设为 a，那么 Δy＝n－a 1.
过程分析导引
一、实验步骤 1．安装仪器 (1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座 上，如图12－5－2所示．
图12－5－2
(2)接好光源，闭合开关，使白炽灯正常发 光．调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光 能沿轴线到达光屏． (3)安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上， 使双缝和单缝的缝平行． 2．观察与记录 (1)调单缝与双缝间距为几厘米时，观察白光的 干涉条纹． (2)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的 干涉条纹．
此间距中的条纹数未数清．
实验典例精析
对实验步骤及数据处理的考查
例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 放在图12－5－3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． (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.
实验十四 用双缝干涉测量光 的波长
实
验 十
知识要点归纳
四
用Hale Waihona Puke 双过程分析导引缝
干
涉
实验典例精析
测
量
光
知能优化演练
的
波
长
知识要点归纳
实验目的
1．理解双缝干涉的原理，能安装和调试仪器． 2．观察入射光分别为白光和单色光时双缝干涉的 图样． 3．掌握用公式 Δy＝dl λ 测波长的方法．
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)纹间隔Δy与双缝间距d、 双缝到屏的距离l、单色光的波长λ之间满足λ＝ d·Δy/l.
图12－5－3
(2)本实验的实验步骤有： 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(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 ________．
创新实验
例3 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Δt的乘积等于双 缝间距．实验中可测得二次曝光时间间隔Δt、双 缝到屏间距离l以及相邻两条亮纹间距Δy.若所用 激光波长为λ，则实验确定物体运动速度的表达式 是( )
片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上
(3)13.870
2.310
dΔy (4) l
6.6× 10－4
【规律总结】 理解实验的设计原理及螺旋测微 器的读数是解此类问题的关键．
实验误差的分析
例2 在“用双缝干涉测光的波长”的实验中 (1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行 调节并观察了现象后，总结出以下几点： a．灯丝与单缝和双缝必须平行放置 b．干涉条纹与双缝垂直 c．干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关 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________；
实验器材
双缝干涉仪，即：光具座、光源、滤光片、单 缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外 还有学生电源、导线、刻度尺． 附：测量头的构造及使用 如图12－5－1甲所示，测量头由分划板、目镜、 手轮等构成，转动手轮，分划板会向左右移动， 测量时，应使分划板中心刻度对齐条纹的中心， 如图乙，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．