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实验二十 用双缝干涉测量光的波长
1.实验原理
如图1 所示，光源发出的光，经过滤光片后变成单色光，再经过单缝S 时发生衍射，
这时单缝S 相当于一个单色光源，衍射光波同时到达双缝S1和S2之后，S1、S2双缝
相当于两个步调完全一致的单色相干光源，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 有关，其关系式为Δx＝λ，因
此，只要测出Δx、d、l 即可测出波长λ。
图1
两条相邻亮(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2 所示。
图2
2.实验步骤
(1)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3 所示。
图3
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。
1
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(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，如图4 所示，记下此时手轮上的读
数，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
的中央，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第n 条亮条纹，测出n 条亮条纹间
的距离a，则相邻两亮条纹间距Δx＝。
图4
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。
3.数据处理
(1)条纹间距的计算：转动测量头的手轮，分划板中心刻线在第1 条亮条纹中央时
读数为a1，在第n 条亮条纹中央时读数为an，则Δx＝。
(2)根据条纹间距与波长的关系Δx＝λ 得λ＝Δx，其中d 为双缝间距，l 为双缝到光
屏的距离。
(3)测量时需测量多组数据，求λ 的平均值。
4.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)白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层。
【真题示例1】 (2021·6 月浙江选考)图5 所示是“用双缝干涉测量光的波长”实
验的装置。实验中：
2
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图5
(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
后看不到清晰的干涉条
，看到的是模糊不清的条
，
最可能
调
纹
纹
则
的原因是单
与双
不平行，要使条
得清晰，
得
的是
杆使
缝
缝
纹变
值
尝试
调节拨
单缝
与双
平行，故
缝
选C。
(2)据Δx＝λ 知要增大条
距可以增大双
到光屏的距离
纹间
缝
l，减小双
的
距
缝
间
d，
故选D。
【真题示例2】 [2019·全国卷Ⅱ·34(2)]某同学利用图6 所示装置测量某种单色光
的波长。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：
图6
(ⅰ)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
3
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(ⅱ)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1 条暗条纹到第n 条暗条纹
之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝________。
(ⅲ)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20
m，第1 条暗条纹到第4 条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为
________nm(结果保留3 位有效数字)。
答案 (ⅰ)B (ⅱ) (ⅲ)630
解析 (ⅰ)相
明
邻
(暗)干涉条
的
度
纹
宽
Δx＝λ，要增加
察到的条
个数，即减小
观
纹
Δx，需增大d 或减小l，因此
将屏向靠近双
的方向移
，
应
缝
动
选项B 正确。
(ⅱ)第1 条到第n 条暗条
的距离
纹间
为Δx，相
暗条
的距离
则
邻
纹间
Δx′＝，又Δx′＝
λ，解得λ＝。
(ⅲ)由λ＝，代入数据解得λ＝630 nm。
【针对训练1】 (2021·南京模拟)某同学利用如图7 所示装置测量某种单色光的波
长。若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1 条暗条纹中心到第n 条暗
条纹中心之间的距离为Δx，下列说法正确的是( )
图7
A.中央亮纹最亮最宽
B.测得单色光的波长λ＝
C.将单缝向双缝靠近，干涉条纹变宽
D.将屏向远离双缝的方向移动，可以增加从目镜中观察到的条纹个数
答案 B
解析 中央亮
最亮，但是中央亮
度与其他亮
度相同，所以
纹
纹宽
纹宽
A
；根据
错误
＝λ，可解得
色光的波
单
长λ＝，所以B 正确；根据Δx′＝λ 可知，将
向双
靠近
单缝
缝
干涉条
保持不
，所以
纹
变
C
；将屏向
离双
的方向移
，
错误
远
缝
动
则l
大，条
变
纹宽
度
大，可以减小从目
中
察到的条
个数，所以
变
镜
观
纹
D
。
错误
【针对训练2】 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8 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。
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图8
(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
学元件的字母及排列顺序应为C，E，________，A。
(2)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9 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。
图9
(3)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________mm(保留2 位有效数字)。
答案 (1)D，B (2)13.870 (3)Δx 6.6×10－4
解析 (1)光源
光片后只留下
光，再
、双
后得到两束相干光源，照
经滤
红
经过单缝
缝
射到毛玻璃上形成明暗相
的干涉条
，故由左至右，表示各光学元件的字母及
间
纹
排列
序
顺
应为C，E，D，B，A。
(2)
乙中手
上的示数
图
轮
为13.5 mm＋37.0×0.01 mm＝13.870 mm。
(3)两条相
亮条
的
距
邻
纹
间
Δx＝λ，则λ＝Δx，甲
中的
数
图
读
为2.320 mm，故两条相
亮条
的
距
邻
纹
间
Δx＝ mm＝2.31 mm，代入数据可解得λ＝6.6×10－4 mm。
1.用紫光做双缝干涉实验，在屏上观察到干涉条纹，若增大双缝距离，则屏上干涉
条纹的间距将________(填“变大”或“变小”)。若其他条件不变，改用红光做实
验，则干涉条纹的间距将________(填“变大”或“变小”)。
答案 变小 变大
解析 根据Δx＝λ 知，若增大双
距离
缝
d，屏上干涉条
的
距
则
纹
间
Δx 将
小。根据
变
Δx＝λ 知，若其他条件不
，改用
光做
，波
变
红
实验则
长λ 增大，所以干涉条
的
距
纹
间
Δx 将
大。
变
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2.(2021·山
青
期末
东
岛
)用双缝干涉测量光的波长实验装置如图1 甲所示。将双缝
干涉实验仪器按要求安装在光具座上，光源发的光经滤光片(装在单缝前)成为单
色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮，已知双缝间的距离
为0.3 mm。透镜的作用是使射向单缝的光更集中。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，
通过目镜，我们可以在屏上观察到干涉条纹。
图1
(1)实验时，需要通过光具座上的刻度尺测量的物理量是________与________之间
的距离。
(2)某次实验中将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，此时手轮上的示数如图乙所示；然后转动测量头，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丙所示。图乙的示数为
________mm，图丙的示数为________mm。
(3) 若在(1) 中测得的数据是1.2 m ，则本次实验测得的这种光的波长是
________m(保留2 位有效数字)。
(4)若实验中发现条纹太密，可采取的改善办法有________________________
___________________________________________________(至少写一条)。
答案 (1)双缝 毛玻璃屏 (2)2.335±0.001 15.325±0.001 (3)6.5×10－7
(4)更换间距更小的双缝(或增大双缝到屏的距离，或更换滤光片成为波长更长的
单色光)
解析 (1)根据干涉条
的公式
纹
Δx＝λ
可知，
，需要通
光具座上的刻度尺
量的物理量是双
与毛玻璃屏之
实验时
过
测
缝
间
的距离。
(2)
乙的示数
图
为
2 mm＋33.5×0.01 mm＝2.335 mm
丙的示数
图
为
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15 mm＋32.5×0.01 mm＝15.325 mm。
(3)相
两条亮
之
的距离
邻
纹
间
为
Δx＝ mm＝2.598 mm
根据干涉条
的
距公式
纹
间
Δx＝λ
可得本次
得的
种光的波
实验测
这
长为
λ＝＝ m
≈6.5×10－7 m。
(4)根据干涉条
的
距公式
纹
间
Δx＝λ
可知若要增大条
距，可采取的方法有：更
距更小的双
，或增大双
到屏
纹间
换间
缝
缝
的距离，或更
光片成
波
更
的
色光。
换滤
为
长
长
单
3.(2021·北京
城区一模
东
)在“用双缝干涉测光波长”的实验中。
(1)如图2 所示，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x1＝2.320 mm，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3 中手轮上的示数x6＝________mm。
(2)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
＝________，可得所测红光波长为________m(结果保留2 位有效数字)。
答案 (1)13.870 (2) 6.6×10－7
解析 (1)此
中手
上
时题图
轮
的示数x6＝13.5 mm＋37.0×0.01 mm＝13.870 mm。
(2)由Δx＝＝λ
整理可得λ＝
代入数据可得λ＝6.6×10－7 m。
7
