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实验十九 用双缝干涉实验测量光的波长
学习目标 1.掌握由Δx＝λ 测光的波长的原理，并能测单色光波长。 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。
实验原理
实验操作
注意事项
1
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如图1 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＝
λ，因此，只要测出
Δx、d、l 即可测出
波长λ。
图1
1.安装仪器(如图2)
图2
(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＝。
(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＝。2.波长：λ＝Δx。3.测量多组数据，求λ 的平均
值。
误差
1.双缝到屏的距离l 的测量存在误差。
2
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分析
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。
考点一 教材原型实验
例1 (2024·辽宁大连模拟)在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如
图3 所示。
图3
(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实验现象后，总
结出以下几点，下列说法中正确的是________。
A.干涉条纹与双缝垂直
B.单缝和双缝应相互平行放置
C.若取下滤光片，光屏上可观察到白光的干涉图样
D.想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以将单缝向双缝靠近
(2)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，
此时手轮上螺旋测微器示数如图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为________mm。
图4
3
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(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0.600 m，求所测量
光的波长为________m(结果保留3 位有效数字)。
答案 (1)BC (2)13.870 (3)7.70×10－7
解析 (1)干涉条纹与双缝平行，A 错误；单缝和双缝应相互平行放置，B 正确；
若取下滤光片，光屏上可观察到白光的干涉图样，C 正确；想增加从目镜中观察
到的条纹个数，则要条纹间距减小，由相邻两条纹间距公式Δx＝λ 可知，可以将
双缝的距离d 增大，或减小双缝到屏的距离l，或用波长小的光做实验，若将单
缝向双缝靠近，不会改变条纹的间距，不会改变目镜中观察到的条纹个数，D 错
误。
(2)由题图乙可知，螺旋测微器的固定刻度读数为13.5 mm，可动刻度的读数为
0.01×37.0 mm＝0.370 mm，则手轮上的示数为x2＝13.5 mm＋0.370 mm＝13.870
mm。
(3)由题图甲可知，螺旋测微器的固定刻度读数为2 mm，可动刻度的读数为
0.01×32.0 mm＝0.320 mm，则手轮上的示数为x1＝2 mm＋0.320 mm＝2.320
mm，则两相邻亮条纹间距为Δx＝＝ mm＝2.31 mm＝2.31×10－3 m，由Δx＝λ，
可得所测量光的波长为λ＝＝ m＝7.70×
10－7 m。
4
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1.(2024·湖南常德模拟)某同学利用如图5 所示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：
图5
(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，选用的双缝的间距为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6 所示，分划板在图中A、B 位置时游标
卡尺的读数也如图6 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)。
图6
(3)若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，如图7 所示，在
这种情况测量相邻条纹间距Δx，则波长λ 的测量值____________(填“大于”
“小于”或“等于”)实际值。
5
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图7
答案 (1)AC (2)10.9 624 (3)大于
解析 (1)该实验中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，故A 正确；为获取两个单色线光源，A 处应为单缝、
B 处应为双缝，滤光片在凸透镜和A 之间，故B 错误，C 正确；若想增加从目镜
中观察到的条纹个数，则条纹间距Δx 将减小，根据相邻亮条纹间的距离为Δx＝
λ 可知，应使用间距更大的双缝，故D 错误。
(2)该游标卡尺的精度为0.1 mm，则在A 位置时游标卡尺读数为xA＝10 mm＋
9×0.1 mm＝10.9 mm，相邻条纹间距Δx＝ mm＝0.78 mm，由Δx＝λ 可得所测单
色光的波长为λ＝＝ m＝6.24×10－7 m＝624 nm。
(3)若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，在这种情况测量
相邻条纹间距Δx 时，将导致测量值Δx 大于实际值，由λ＝可知，λ 的测量值也
将大于实际值。
考点二 拓展创新实验
例2 洛埃德在1834 年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图8 所示，单色
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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′。
图8
(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
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 个亮条纹中心到第12 个亮条纹中心的间距为22.78 mm，则相邻亮条纹间
距为Δx＝ 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＝λ，则有λ＝＝ m≈6×10－7 m。
(3)根据双缝干涉条纹间距Δx＝λ 可知，仅增大D，仅减小d，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。
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1.(2024·江西南昌模拟)在利用“双缝干涉测定光的波长”实验中，双缝间距为
d，双缝到光屏间的距离为L，在调好实验装置后，用某种单色光照射双缝得到
干涉条纹，当分划板在图1 中B 位置时，对应游标卡尺读数如图，则：
图1
(1)分划板在图中B 位置时游标卡尺读数xB＝________mm。
(2)若分划板在图中A 位置时游标卡尺读数为xA(xA<xB)，则该单色光的波长的表达
式为λ＝________(用xA、xB及题中所给字母及必要的数字表示)。
(3) 若用频率更高的单色光照射，同时增大双缝间的距离，则条纹间距
____________(填“变宽”“变窄”或“不变”)。
答案 (1)15.5 (2) (3)变窄
解析 (1)由图可知游标卡尺主尺刻度为15 mm，而游标尺为10 分度值，精度为
0.1 mm，游标尺第5 格与主尺刻度对齐，可知游标尺读数为5×0.1 mm＝0.5
mm，分划板在图中B 位置时游标卡尺读数xB＝15 mm＋0.5 mm＝15.5 mm。
(2)由条纹间距公式Δx＝λ，结合图示两分划板的位置可知，该单色光的波长为λ
＝。
(3)光的频率与波长之间的关系为λ＝，可见频率越高，波长越短，而由Δx＝λ 可
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知，若用频率更高的单色光照射，同时增大双缝间的距离d 的情况下，条纹间距
将变窄。
2.(2024·湖北黄冈模拟)做“用双缝干涉测光的波长”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2 甲所示。
图2
(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3 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2 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
答案 (1)1.420 (2) (3)4.7×10－7 (4)A
解析 (1)螺旋测微器读数为x1＝2 mm＋19.0×0.01 mm＝2.190 mm，x2＝7.5 mm
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＋36.8×0.01 mm＝7.868 mm，则相邻亮纹的间距Δx＝＝1.420 mm。
(2)根据干涉条纹公式Δx＝λ 可得
λ＝Δx＝。
(3)代入数据可得λ＝ m＝4.7×10－7 m。
(4)根据Δx＝λ 可知，实验时单缝偏离光轴，向右微微移动，因双缝间距、双缝
到光屏的距离、波长都不变，所以条纹间距不变，由于主光轴变的倾斜，可以观
察到O 点处的干涉条纹向左移动，故A 正确。
3.(2024·广东梅州模拟)如图3 甲所示，在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，
将实验仪器按要求安装在光具座上，并选用缝间距d＝0.20 mm 的双缝屏。从仪
器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L＝700 mm。然后，接通电源使光
源正常工作。
(1)已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，副尺游标尺为20 分度，某同学调整手
轮后，从测量头的目镜看去，使分划板中心刻度线与某条纹A 中心对齐，如图
乙所示，此时测量头上主尺和副尺的示数如图丙所示，此示数为________mm；
接着再转动手轮，使分划板中心刻度线与某条纹B 中心对齐，测得A、B 条纹间
的距离x＝8.40 mm。则经滤光片射向双缝的色光的波长λ＝________(用题目中
所给字母写出表达式)，利用上述测量结果，经计算可得波长λ＝________m(保
留2 位有效数字)。
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图3
(2)另一同学按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象效果很好，若他对
实验装置进行了调整后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，
则该调整可能是________。
A.仅增加光源与滤光片间的距离
B.仅增加单缝与双缝间的距离
C.仅将单缝与双缝的位置互换
D.仅将红色滤光片换成绿色滤光片
答案 (1)0.35 4.8×10－7 (2)D
解析 (1)图丙中游标卡尺的最小分度值为0.05 mm，主尺示数为0，游标尺的第
7 刻度线与主尺刻度线对齐，则示数为0＋7×0.05 mm＝0.35 mm；A、B 条纹间
的距离为5 倍相邻亮(暗)条纹间的距离，故Δx＝；根据相邻亮(暗)条纹间的间距
公式有Δx＝λ，解得λ＝，代入数据可得λ＝4.8×10－7 m。
(2)该同学对实验装置调节后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有
所增加，可知相邻条纹间的宽度减小，由公式Δx＝λ 可知，该调节可能是更换波
长更短的光做实验，即将红色滤光片换成绿色滤光片，其他选项的调节都达不到
该实验效果，故D 正确。
4.(2024·重庆高三月考)如图4 所示，用双缝干涉实验装置来测量光的波长。
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图4
(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5 甲所示，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乙所示，则相邻两亮条纹的间距是________mm(结果保
留3 位有效数字)。
图5
(4)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6 所示，
用这种情况下测量得到的干涉条纹的间距Δx 计算，则光的波长测量值
________(填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
图6
答案 (1)平行 (2)远离 (3)1.61 (4)大于
解析 (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，并保证单缝和双缝平行。
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(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，则需
要使条纹间距变大，根据Δx＝λ 可知，需将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动。
(3)图乙所示的手轮的读数为x2＝14.5 mm＋3.0×0.01 mm＝14.530 mm，相邻两
亮条纹的间距Δx＝≈1.61 mm。
(4)根据Δx＝λ 可得λ＝，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，所测得的条纹间距偏大，则光的波长测量值大于实际值。
5.寒假期间小明利用图7 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Δx＝________cm。
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图7
(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2 位有效数字)。
答案 (5)10.50 2.10 (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Δx＝ cm＝2.10 cm。
(6)刀片的厚度为Δx＝λ，解得d＝0.10 mm。
14
