2026高考物理第一轮复习：实验十九 用双缝干涉实验测量光的波长

实验十九用双缝干涉实验测量光的波长

学习目标L掌握由测光的波长的原理，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。

•夯实必备知识

实验原理实验操作注意事项

1.安装仪器(如图2)

光源滤光片单缝双缝遮光筒屏

J1A

AA

图2

(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次

1.调节双缝干涉仪

安放在光具座上。

时，要注意调整光源

⑵接好光源，打开开关，使白炽灯

的高度，使它发出的

如图1所示，相邻两正常发光。调节各部件的高度，使光

光束能够沿着遮光

条亮(暗)条纹间的距源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。

筒的轴线把屏照亮。

离Ax与入射光波长(3)安装单缝和双缝，中心位于遮光

2.放置单缝和双缝

九双缝Si、S2间距筒的轴线上，使双缝和单缝的缝平

时，缝要相互平行，

离d及双缝与屏的距行。

中心大致位于遮光

离/满足关系式△a2.观察与记录

筒的轴线上。

夕，因此，只要测

出(1)调单缝与双缝间距为5-10cm

3.调节测量头时，应

时，观察白光的干涉条纹。

d、/即可测出波使分划板中心刻线

⑵在单缝和光源间放上滤光片，观

长Ao和亮条纹的中心对

p/察单色光的干涉条纹。

齐。

Jsi(3)调节测量头，使分划板中心刻度

4.不要直接测X,

线对齐第1条亮条纹的中心，记下手

要测多条亮条纹的

图1轮上的读数0；转动手轮，使分划板

间距再计算得到

向一侧移动，当分划板中心刻度线与

Ax,这样可以减小

第n条相邻的亮条纹中心对齐时，记

误差。

下手轮上的刻度数。2,则相邻两亮条

纹间的距禺A%11L

n~1

⑷换用不同的滤光片，测量其他色

光的波长。

数据

1.条纹间距：2.波长：3.测量多组数据，求A的

处理

平均值。

1.双缝到屏的距离/的测量存在误差。

2.测条纹间距Ax带来的误差如下：

误差(1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度。

分析(2)误认为Ax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。

核心考点

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。

光源滤光片单缝双缝遮光筒屏

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)已知双缝间距d为2.0乂IO」，m,测得双缝到屏的距离I为0.600m,求所测量

光的波长为m(结果保留3位有效数字)。

答案(1)BC⑵13.870(3)7.70X10-7

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机=夕可知，可以

将双缝的距离d增大，或减小双缝到屏的距离I,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13.5mm,可动刻度的读数为

0.01X37.0mm=0.370mm,则手轮上的示数为%2=13.5mm+0.370mm=13.870

mmo

⑶由题图甲可知，螺旋测微器的固定刻度读数为2mm,可动刻度的读数为

0.01X32.0mm=0.320mm,则手轮上的示数为xi=2mm+0.320mm=2.320mm,

人"一七八5ML、)X2—xi13.870—2.320

则两相邻壳条纹间距为六丁=一=一mm=2.31mm=2.31X10m,

I-d-\x2.0X10-4X2.31XW3

由f可付所测量光的波长为一；­=八,八八=

Ax=ayi,2=IU.oUUm7.70X

-7

10mo

L跟踪训练

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：

(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、3处为双缝、滤光片在A和5之间

C.A处为单缝、3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0.4mm,测得屏与双缝间的距离为0.5m,

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、3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15.6mm,则所测单色光的波长约为nm(结果保留整数部分)。

HIIIII

।II11|||il

o_____1()

A位置读数B位置读数

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Ax,则波长A的测量值___________(填“大于”“小

于”或“等于")实际值。

图7

答案(1)AC(2)10.9624(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、

3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Ax将减小，根据相邻亮条纹间的距离为

7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0.1mm,则在A位置时游标卡尺读数为XA=10mm+

9X0.1mm=10.9mm,相邻条纹间距Ax=-------------mm=0.78mm,由

可得所测单色光的波长为4宁=4X104j；.8X104m=624X10-7m=624

nnio

(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

/7«AV

邻条纹间距Ac时，将导致测量值Ax大于实际值，由i=生产可知，7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

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。

单缝s2

A।——、『，〃，，，，，，，，，，，，，，？，，

单缝S的像S1一一M平喈竟NJ

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”。

⑵实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h=0.15mm,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22.78mm,则该单

色光的波长丸=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(l)Sr(2)6XW7(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22.78mm,则相邻亮条纹间

2278X1

距为△%=—..---m仁2.53X10-3m,等效双缝间的距离为d=2h=0.30mm

12—3

=3.0X10-4m,根据双缝干涉条纹间距Ax=外,

则有~D

3.0X104x2.53X10-3

m^6X10-7m

L2o

⑶根据双缝干涉条纹间距以=夕可知，仅增大。，仅减小d,仅增大波长

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。

■提升素养能力（限时：35分钟）

1.（2024•江西南昌模拟）在利用“双缝干涉测定光的波长”实验中，双缝间距为力

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3位置时，对应游标卡尺读数如图，则：

nN

nO

TN

'

B

12

ll"|l|liliH|lh'i'|lrcm

B位置读数

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7=（用以、XB及题中所给字母及必要的数字表示）。

⑶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”）。

（XB—XA）d

答案（1）15.5（2）------豆----（3）变窄

解析（1）由图可知游标卡尺主尺刻度为15mm,而游标尺为10分度值，精度为

0.1mm,游标尺第5格与主尺刻度对齐，可知游标尺读数为5X0.1mm=0.5mm,

分划板在图中B位置时游标卡尺读数XB=15mm+0.5mm=15.5mmo

（2）由条纹间距公式Ax=%,结合图示两分划板的位置可知，该单色光的波长为7

(XB-XA)d

—6L°

(3)光的频率与波长之间的关系为7=泉可见频率越高，波长越短，而由△X=》

可知，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

=0.20mm,双缝到光屏的距离L=600mm,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XI、

X2位置时，对应的示数如图乙所示，则相邻亮纹的间距Ac=mm(结果保

留3位小数)。

(2)计算单色光的波长的公式2=(用L、d、xi、X2表示)。

(3)代入数据计算单色光的波长A=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，Si、S2为双缝，屏上。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。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

小*X1)「

答案(1)1.420(2)'M(3)4.7XIO-7(4)A

解析(1)螺旋测微器读数为xi=2mm+19.0X0.01mm=2.190mm,X2=7.5mm

—XI

+36.8X0.01mm=7.868mm,则相邻亮纹的间距A%=—=1.420mmo

(2)根据干涉条纹公式机=》可得

_dd(%2-xi)

A=yAx=五。

0.20X10-3x1.420X10-3

代入数据可得m=4.7XIO-7m

(3)4=600X10-3o

(4)根据心=》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。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=0.20mm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=700mm。然后，接通电源使光源

正常工作。

单

双

缝

缝遮光筒像屏

H1-三---------OM

(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5中心对齐，测得A、5条纹间的

距离x=8.40mmo则经滤光片射向双缝的色光的波长2=(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7=m(保留2位

有效数字)。

012

I।।।III।I।I।।।।।।।।।I

।।।।।।1I~(।I।।।।।।।।।I

01020

丙

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

dx

答案（1）0.35774.8X107（2）D

解析（1）图丙中游标卡尺的最小分度值为0.05mm,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+7X0.05mm=0.35mm；A、3条纹间的

距离为5倍相邻亮（暗）条纹间的距离，故Ax=^；根据相邻亮（暗）条纹间的间距公

式有&=夕，解得4卷，代入数据可得44.8X10-7m。

（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Ax=》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。

场凸透镜/单缝.双缝遮光筒毛玻黑「

官-目镜

AA

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”）。

⑵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，Xi=0.045mm。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）。

甲乙

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Ax计算，则光的波长测量值_______(填

“大于”“小于”或“等于")实际值。

答案⑴平行⑵远离(3)1.61(4)大于

解析(1)实验前，应