高考物理一轮复习 考点63 实验十四 用双缝干涉实验测量光的波长（原卷版）

考点63实验十四双缝干涉实验测光的波长1.3年真题考点分布题型实验题高考考点利用双缝干涉实验测光的波长实验的基本实验要求；利用双缝干涉实验测光的波长实验的数据处理和误差分析；新高考20232022海南卷12题2021浙江卷18题2.命题规律及备考策略【命题规律】近3年新高考卷对于本实验的考查共计2次，主要考查：利用双缝干涉实验测光的波长实验的基本实验要求；利用双缝干涉实验测光的波长实验的数据处理和误差分析；【备考策略】理解并掌握利用杨氏双缝干涉实验测定光波长的基本原理、数据处理、注意事项及误差分析；数量掌握利用螺旋测微计测量波长的方法；【命题预测】本实验近3年新高考地区出现次数偏少，属于新高考中的冷门力学实验，2024年考生对于本实验花时间不要太多，但最基本的原理，数据处理和误差分析的方法还是必须要掌握的，毕竟本实验也是高考考纲必考的实验之一。考法1实验基本要求1．实验原理如图所示，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＝eq\f(l,d)λ，因此，只要测出Δx、d、l即可测出波长λ.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．2．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．3．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5～10cm.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，如图所示，记下手轮上的读数，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＝eq\f(a,n－1).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．【典例1】（2022·海南·高考真题）在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示，则：①a、b分别是()A．单缝和双缝

B．双缝和单缝

C．单缝和单缝

D．双缝和双缝②如果双缝间距是d，双缝到毛玻璃的距离是L，第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则光的波长是。（用x、d、L表示）【变式1】（2023·广东梅州·统考二模）如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，并选用缝间距的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离。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。则经滤光片射向双缝的色光的波长（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m（保留两位有效数字）。

（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【变式2】（2023·海南海口·海南华侨中学校考模拟预测）（1）图甲所示是用双缝干涉测光的波长的实验装置图。针对、、、四个位置或部件，回答问题：

①双缝应安装在位置（填字母代号）．②某次实验中，双缝到光屏的距离和双缝的间距固定不变，用两种不同波长的单色光得到乙、丙两幅干涉图样，则图入射光的波长更长．（2）某实验小组利用如图所示的装置研究平抛运动规律。实验装置为完全相同的倾斜轨道与长度不同的水平轨道平滑连接，并将轨道固定在同一竖直面内的不同高度处。实验时，将两小球、（均可视为质点）同时从两倾斜轨道上自由释放，释放位置距各自的水平轨道的高度相同。两球运动过程中，用频闪照相的方式记录两小球的位置（在图中已标出）。忽略一切阻力，已知频闪照相机的频闪周期为。①小球、在运动过程中的任意时刻都在同一竖直线上，这说明。（选填正确答案标号）

A．小球在水平方向做匀速直线运动B．小球在竖直方向做自由落体运动C．小球的运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动②小球做平抛运动后，利用频闪照片测量出两小球连续三个位置的高度差分别为、、，则重力加速度。（用题中所给字母表示）考法2数据处理及误差分析1．数据处理(1)条纹间距的计算：移动测量头的手轮，分划板中央刻线在第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＝eq\f(an－a1,n－1).(2)根据条纹间距与波长的关系Δx＝eq\f(l,d)λ得λ＝eq\f(d,l)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．2．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，记清此时手轮上的读数，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．3．误差分析(1)双缝到光屏的距离l的测量存在误差．(2)测条纹间距Δx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Δx为亮条纹的宽度．③分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于亮条纹中心．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.【典例2】（2021·浙江·高考真题）图示是“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【变式1】（2023·辽宁沈阳·辽宁实验中学校考模拟预测）在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。

（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；

（3）已知双缝间距d为，测得双缝到屏的距离L为0.600m，求所测量光的波长为m（结果保留三位有效数字）；【变式2】（2023·湖南常德·常德市一中校考模拟预测）某同学利用如图1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、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0.4mm，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2所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺的读数也如图2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）；（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3所示，在这种情况测量相邻条纹间距，则波长的测量值（填“大于”“小于”或“等于”）实际值。【基础过关】1．（2023·浙江台州·统考三模）某实验小组用图甲装置测量某红色激光的波长。用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝间的宽度。激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示，由刻度尺读出两亮纹间的距离。通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离，则该激光的波长。如果用紫色激光重新实验，相邻条纹间距会（填“变大”、“变小”或“不变”）2．（2023·吉林·统考模拟预测）某实验小组使用图甲的装置测量某红色激光的波长。用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝间的宽度。激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示，由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离mm。通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离，则该激光的波长m。如果用紫色激光重新实验，相邻亮纹间距会（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

3．（2024·浙江·模拟预测）在完成“用双缝干涉实验测量光的波长”实验时，（1）实验中需测定的相邻条纹间距x指图中的

（2）实验中，目镜中心刻度线对齐第n条条纹中心和第（n+10）条条纹中心时，游标卡尺的示数分别如图1和图2所示，图1中游标卡尺的读数为mm。已知双缝间距d=0.4mm，双缝到屏的距离L=1.0m，所测单色光的波长为nm，

4．（2023·北京西城·北京八中校考三模）某同学利用如图所示的装置测量某种单色光的波长。实验时，光源正常发光，调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。

①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，记下此时如图乙所示的手轮上的示数为mm；②若相邻亮纹的间距为，双缝与屏的距离为，双缝间距为，则求得光的波长m。（结果保留三位有效数字）5．（2023·安徽滁州·安徽省定远中学校考模拟预测）如图甲所示是用“双缝干涉测量光的波长”实验装置图。

（1）已知单缝与双缝间的距离，双缝与屏间的距离，双缝间距。用测量头来测量亮纹中心间的距离，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻度线对准第1条亮纹的中心（如图乙所示），此时手轮的读数如图丙所示，是mm，转动测量头，使分划板中心刻度线对准第4条亮纹的中心，此时手轮的读数如图丁所示。则该被测光的波长为m（保留两位有效数字）。

（2）图戊为上述实验装置的简化示意图。S为单缝，S1，S2为双缝，屏上会出现明暗相间的干涉条纹。若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，则可以观察到。

A．干涉条纹消失B．仍能看到干涉条纹，且条纹整体向上平移C．仍能看到干涉条纹，且条纹整体向下平移【能力提升】1．（2023·山东济宁·统考三模）某实验小组利用如图甲所示装置测量某单色光的波长。（1）该实验小组以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节，观察实验现象后总结出以下几点，其中说法正确的是A．干涉条纹与双缝垂直B．若使用间距更小的双缝，会使相邻明条纹中心间距离变小C．若想增加从目镜中观察到的条纹个数，应将屏向远离双缝方向移动D．若观察到屏上的亮度较暗且条纹不明显，可能是光源、单缝与遮光筒不共轴所致（2）该实验小组调整手轮使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，此时手轮上的读数＝mm（如图乙所示），接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，并读出对应的读数；

（3）若实验小组所用装置的双缝间距为，双缝到屏的距离为，则所测光的波长λ＝nm。（保留3位有效数字）2．（2023·广东广州·华南师大附中校考三模）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，当分划板在图中B位置时，对应游标卡尺读数如图，则：（1）分划板在图中B位置时游标卡尺读数mm；（2）若分划板在图中A位置时游标卡尺读数为，则该单色光的波长的表达式为（用、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”或“变窄”或“不变”）3．（2023·天津蓟州·校考三模）小鹏同学用如图所示双缝干涉实验装置来测量某单色光的波长。

（1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互放置（选填“垂直”或“平行”）。（2）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。小李同学调整手轮使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，此时测量头上游标卡尺的读数为1.16mm；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第8条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如图所示，则读数为mm。已知双缝间距，测得双缝到毛玻璃屏的距离，所测光的波长nm（保留3位有效数字）。

（3）为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量n个条纹的间距再求出。下列实验采用了类似方法的有。A．探究《两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量B．《探究弹簧弹力与形变量的关系》的实验中弹簧的形变量的测量C．《用单摆测