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高考实验解读与针对性训练
实验20 用双缝干涉测量光的波长
【实验解读】
实验原理
实验操作
注意事项
如图甲所示,相
邻两条亮(暗)条纹
间的距离Δx 与入
射光波长λ,双缝
S1、S2间距离d 及
双缝与屏的距离l
满足关系式Δx
=l
d λ,因此,只
要测出Δx、d、l
即可测出波长λ。
甲
1.安装仪器(如图乙)
乙
(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光
具座上。
(2)接好光源,打开开关,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5~10 cm 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。
(3)调节测量头,使分划板中心刻线对齐第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
刻线与第n 条亮条纹中心对齐时,记下手轮
上的刻度数a2,则相邻两亮条纹间的距离Δx
=|a1-a2|
n-1
。
(4)换用不同的滤光片,测量其他色光的波
长。
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。
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。
数据处理
1.条纹间距:Δx=an-a1
n-1 。2.波长:λ=d
l Δx。3.测量多组数据,求λ 的平均值。
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 带来的误差如下:
(1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度。
(2)误认为Δx 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,此间距中的条纹数未数清。
创新拓展:
采用洛埃镜测量光的波长。
光路如图。
可迁移双缝干涉实验相关知识分析解答。
【高考典例】
【典例1】. (2025 高考北京卷)用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图1 所示。
①双缝应该放置在图1 中 处(填“A”或“B”)。
②分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时,手轮上的示数如图2 所示,读数为
。
【典例2】 (2024 年高考河北卷)某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长,实验装置
如图1 所示,其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
该同学调整好实验装置后,分别用红色、绿色滤光片,对干涉条纹进行测量,并记录第一
条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数,如表所示:
单色光类别
单色光1
10.60
18.64
单色光2
8.44
18.08
根据表中数据,判断单色光1 为____________(填“红光”或“绿光”)。
【典例3】 (2024 年高考广东卷)在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中,
在光具座上安装光源、遮光筒和光屏。遮光筒不可调节。打开并调节_____。使光束沿遮光
筒的轴线把光屏照亮。取下光屏,装上单缝、双缝和测量头。调节测量头,并缓慢调节单
缝的角度直到目镜中观察到_____。
【针对性训练】
1. (河南商丘2025 年5 月考前冲刺)某实验小组用如图甲所示的装置测量光的波长。
(1)小组同学调试装置时看到的干涉图样如图乙所示(视野中分划线可以左右移动),则
应如何调整单缝和双缝?______。
(2)为获得清晰的干涉条纹,应保持单缝与双缝______(填“垂直”“平行”或“互成特
定角度”)。
(3)若修正操作以后,用一单色光作为光源,双缝间距为0.25mm,双缝到屏的距离为
1.0m,分划线在第1 条亮纹中央时螺旋测微器读数如图丙所示,分划线在第7 条亮纹中央
时螺旋测微器读数如图丁所示,则单色光的波长为______nm。(结果保留三位有效数字)
2. (山东青岛2025 年高三年级第三次适应性检测) 图甲为用光传感器做双缝干涉实验的装
置,单色光源在铁架台的最上端,中间是刻有双缝的挡板,下面带有白色狭长矩形的小盒
是光传感器,沿矩形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,在显示器上显示出来。某实验小组要用该装置在暗室里检测一块玻璃板的厚
度是否均匀,若厚度不均匀,进一步精确测量其厚度差。(计算结果均保留2 位有效数
字)
请回答下面问题:
(1)该小组同学检测前先测量所用单色光的波长:调整双缝的高度和光传感器位置,显示
器上显示的干涉条纹光强分布如图乙中的实线所示,则相邻两条亮纹(或暗纹)间距
Δx=______mm;该小组又测得双缝到光传感器的距离L=53.33cm,已知双缝间距
d0=0.25mm,则该单色光的波长λ=______m;
(2)保持双缝和光传感器的位置不变,将玻璃板紧贴挡板放置,如图丙所示,此时显示器
上显示的干涉条纹光强分布如图乙中的虚线所示,说明______(选填“S1”或“S2”)处玻
璃板较厚。已知玻璃板对该单色光的折射率为n=1.5,则S1与S2两处玻璃板的厚度差
Δd=______m。
3. (2025 年5 月山西三模) 某同学用图示装置做“用双缝干涉测量光的波长”的实验,
光源采用的是小白炽灯泡。
(1)光具座上标注为a、b、c 的仪器依次为___________。
A. 滤光片、双缝和单缝
B. 滤光片、单缝和双缝
C. 单缝、滤光片和单缝
D. 双缝、滤光片和双缝
(2)先用红色滤光片进行实验,在目镜中可以看到红色干涉条纹,若想减少从目镜中观察
到的条纹个数,该同学可以___________。
A. 将单缝向双缝靠近
B. 增大遮光筒的长度
C. 减小遮光筒的长度
D. 使用间距更大的双缝
(3)取下红色滤光片,调节装置后在目镜中观察到的图样中,其中央条纹是___________
(选填“白色”“黑色”“紫色”或“红色”)。
4. ( 2025 届湖北省孝感市八校三模联考)在“用双缝干涉实验测量光
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),并选用缝间距为d 的双缝屏。从仪器
注明的规格可知,毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L,接通电源使光源正常工作,发出白光。
(1)组装仪器时,若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a 处和b 处,则___________。
A.可观察到水平方向的干涉条纹
B.可观察到竖直方向的干涉条纹
C.看不到干涉现象
(2)若取下红色滤光片,其他实验条件不变,则在目镜中___________。
A.观察不到干涉条纹
B.可观察到明暗相间的白条纹
C.可观察到彩色条纹
(3)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可___________。
A.将单缝向双缝靠近
B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.将屏向远离双缝的方向移动
D.使用间距更小的双缝
(4)若实验中在像屏上得到的干涉图样如图乙所示,毛玻璃屏上的分划板刻线在图乙中
A、B 位置时,游标尺的读数分别为x1、x2,则入射的单色光波长的计算表达式为
λ=___________。分划板刻线在某条亮条纹位置时游标卡尺如图丙所示,则其读数为
___________mm。
5.(2025·浙江绍兴市月考)“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图所示。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 。
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 。
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
6.(2025·重庆渝中区月考)如图甲所示,用双缝干涉实验装置来测量光的波长。
(1)实验前,应调节光具座上放置的各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上,
并保证单缝和双缝 (填“平行”或者“垂直”)。
(2)若从目镜中看到干涉条纹太密,要想减少从目镜中观察到的条纹个数,需将毛玻璃屏
向 (填“靠近”或“远离”)双缝的方向移动。
(3)转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1 条亮纹,读出手轮的读数如图乙所示,
x1=0.045 mm。继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第10 条亮纹,读出手轮的读数如
图丙所示,则相邻两条亮条纹的间距是 mm(结果保留三位有效数字)。
7.(2025·湖南常德模拟)某同学利用如图甲所示的装置测量某种单色光波长。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。回答下列问题:
(1)关于本实验下列说法正确的是 。
A.若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮,可能是因为光源、单缝、双缝与遮光筒不共轴所致
B.A 处为单缝、B 处为双缝、滤光片在A 和B 之间
C.A 处为单缝、B 处为双缝、滤光片在凸透镜和A 之间
D.若想增加从目镜中观察到的条纹个数,可以换用间距更小的双缝
(2)某次测量时,选用的双缝间距为0.4 mm,测得屏与双缝间的距离为0.5 m,用某种
单色光实验得到的干涉条纹如图乙所示,分划板在图中A、B 位置时游标卡尺的读数如图丙
中所示,则A 位置对应的读数为 mm。B 位置对应的读数为15.6 mm,则所测单
色光的波长约为 nm(结果保留整数部分)。
8.(2025·湖北黄冈模拟)做“用双缝干涉测量光的波长”实验中,使用的双缝间距d=
0.20 mm,双缝到光屏的距离L=600 mm,观察到的干涉条纹如图甲所示。
(1)在测量头上的是一个螺旋测微器(又叫“千分尺”),分划板上的刻度线处于x1、x2
位置时,对应的示数如图乙所示,则相邻亮纹的间距Δx= mm(结果保留三位小
数)。
(2)计算单色光的波长的公式λ= (用L、d、x1、x2表示)。
(3)代入数据计算单色光的波长λ= m(结果保留两位有效数字)。
(4)图丙为实验装置示意图,S 为单缝,S1、S2为双缝,屏上O 点处为一亮条纹。若实验
时单缝偏离光轴,向右微微移动,则可以观察到O 点处的干涉条纹 。
A.向左移动
B.向右移动
C.间距变大
D.间距变小
9. (2025·八省联考云南卷,11)某同学通过双缝干涉实验测量发光二极管(LED)发
出光的波长。图甲为实验装置示意图,双缝间距d=0.450 mm,双缝到毛玻璃
的距离l=365.0 mm,实验中观察到的干涉条纹如图乙所示。
当分划板中心刻线对齐第1 条亮条纹中心,手轮上的读数为x1=2.145 mm;当分
划板中心刻线对齐第5 条亮条纹中心,手轮上的读数为x5=4.177 mm。完成下
列填空:
(1)相邻两条亮条纹间的距离Δx= mm。
(2)根据 可算出波长(填正确答案标号)。
A.λ=Δ x
d B.λ=d
l Δx C.λ=
l
d Δ x
(3)则待测LED 发出光的波长为λ= nm(结果保留3 位有效数字)。
10 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 个亮条纹中心到第12 个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