資源簡介

第4節　實驗:用雙縫干涉測量光的波長
(實驗課基于經典科學探究)
一、實驗裝置
二、實驗原理
光源發出的光經濾光片(裝在單縫前)成為單色光,把單縫照亮。單縫相當于一個線光源,它又把雙縫照亮。來自雙縫的光在雙縫右邊的空間發生干涉。遮光筒的一端裝有毛玻璃屏,可以在這個屏上觀察到干涉條紋,并由λ=Δx計算出光的波長。透鏡的作用是使射向單縫的光更集中。
三、物理量的測量(雙縫間的距離d已知)
(1)l的測量:雙縫到屏的距離l可以用刻度尺測出。
(2)Δx的測量:相鄰兩條亮條紋間的距離Δx需用測量頭測出。測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構成。
一、實驗步驟
1.將光源、透鏡、遮光筒、毛玻璃依次安放在光具座上。
2.接好電源,打開開關,使燈絲正常發光。
3.調節各器件的高度,使燈絲發出的光能沿遮光筒的軸線到達毛玻璃屏。
4.安裝雙縫和單縫,中心大致位于遮光筒的軸線上,使雙縫與單縫平行,兩者間距5~10 cm,這時可觀察白光的雙縫干涉條紋。
5.在單縫和光源間放上濾光片,觀察單色光的干涉條紋。
6.測量雙縫到屏的距離l和相鄰兩條亮條紋間的距離Δx。
7.分別改變濾光片的顏色和雙縫的間距,觀察干涉條紋的變化,并求出相應的波長。
二、數據處理
1.安裝測量頭,調節至可清晰觀察到干涉條紋。
如圖所示。
2.使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋的中心,記下手輪上的讀數a1,將該條紋記為第1條亮條紋;轉動手輪,使分劃板中心刻線移動至另一亮條紋的中心,記下此時手輪上的讀數a2,將該條紋記為第n條亮條紋,則相鄰兩亮條紋間距Δx=。
3.用刻度尺測量雙縫到屏間的距離l(d是已知的)。
4.重復測量、計算,求出波長的平均值。
三、誤差分析
產生原因 減少方法
偶然誤差 l和Δx的測量 多次測量取平均值
系統誤差 分劃板中心刻線與干涉條紋不平行 調節單、雙縫使分劃板中心刻線與干涉條紋平行
四、注意事項
1.放置單縫和雙縫時,必須使縫平行。
2.要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和毛玻璃屏的中心在同一條軸線上。
3.測量頭的中心刻線要對著亮(或暗)條紋的中心。
4.要多測幾條亮條紋(或暗條紋)中心間的距離,再求Δx。
5.照在毛玻璃屏上的像很弱,主要原因是燈絲與單縫、雙縫、測量頭、遮光筒不共軸所致。干涉條紋不清晰一般是因為單縫與雙縫不平行。
[關鍵點反思]
1.實驗裝置中單縫和雙縫的作用是什么
2.根據Δx=λ,改變什么條件可以增大相鄰亮條紋的距離以便于測量
3.實驗中為什么不直接測出相鄰兩條亮條紋間的距離Δx,而要測出n條亮條紋間的距離,再求平均值
考法(一)　實驗基本操作
　　[例1]　圖示是“用雙縫干涉測量光的波長”實驗的裝置。實驗中:
(1)觀察到較模糊的干涉條紋,要使條紋變得清晰,值得嘗試的是　　　　　　。
A.旋轉測量頭
B.增大單縫與雙縫間的距離
C.調節撥桿使單縫與雙縫平行
(2)要增大觀察到的條紋間距,正確的做法是　　　　。
A.減小單縫與光源間的距離
B.減小單縫與雙縫間的距離
C.增大透鏡與單縫間的距離
D.增大雙縫與測量頭間的距離
聽課記錄:
[微點撥]
(1)牢記實驗儀器在光具座上的排列順序。
(2)弄清影響條紋清晰度的因素。
(3)弄清影響條紋間距的因素。
考法(二)　數據處理和誤差分析
　　[例2]　(2025·河北邯鄲階段練習)如圖1所示是“用雙縫干涉測量光的波長”實驗的裝置。實驗時,將雙縫干涉實驗儀器按要求安裝在光具座上,接通電源使光源正常發光,調整光路,使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。回答下列問題:
(1)在組裝儀器時單縫和雙縫應該相互　　　 放置。(選填“垂直”或“平行”)
(2)在某次測量綠光的波長實驗中,將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮條紋中心對齊,將該亮條紋記為第1條亮條紋,此時手輪上的示數如圖2所示,則此時的示數為　　　mm,然后同方向轉動測量頭,使分劃板中心刻線與第6條亮條紋中心對齊,此時手輪上的示數如圖3所示,由此可求得相鄰亮條紋的間距Δx=　　　　mm。
(3)若雙縫間距d=0.25 mm,雙縫到屏的距離l=75.00 cm,則所測綠光的波長為　　　nm。
(4)若其他條件不變,把濾光片換為紅色濾光片,則在屏上觀察到的條紋間距會　　　　(選填“變大”或“變小”)。
聽課記錄:
[微點撥]
測量條紋間距Δx的方法
　　若直接測相鄰兩條亮條紋的間距Δx,相對誤差較大,可如圖那樣,轉動手輪,使分劃板中心刻線與左側標1的那條清晰亮條紋的中心對齊,記下手輪上的讀數x1;然后使分劃板右移,讓分劃板中心刻線與標7的那條亮條紋的中心對齊,記下手輪上的讀數x7,則Δx=。
考法(三)　源于經典實驗的創新考查
　　[例3]　
如圖所示為“雙棱鏡干涉”實驗裝置,其中S為單色光源,A為一個頂角略小于180°的等腰三角形棱鏡,P為光屏。S位于棱鏡對稱軸上,屏與棱鏡底邊平行。調節光路,可在光屏上觀察到干涉條紋。這是由于光源S發出的光經棱鏡作用后,相當于在沒有棱鏡時,兩個分別位于圖中S1和S2位置的相干光源所發出的光的疊加(S1和S2的連線與棱鏡底邊平行)。已知S1和S2的位置可由其他實驗方法確定,類比“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗,可以推測出若要利用“雙棱鏡干涉”測量光源S發出的單色光的波長,需要測量的物理量是　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　 　。
聽課記錄:
[創新分析]
　　本實驗的創新之處在于:實驗器材采用了“雙棱鏡干涉”,利用雙棱鏡折射獲取兩個相干光源,其原理與雙縫干涉實驗原理相同。
1.(2024·江西高考)(多選)某同學用普通光源進行雙縫干涉測光的波長實驗。下列說法正確的是 (　　)
A.光具座上依次擺放光源、透鏡、濾光片、雙縫、單縫、遮光筒、測量頭等元件
B.透鏡的作用是使光更集中
C.單縫的作用是獲得線光源
D.雙縫間距越小,測量頭中觀察到的條紋數目越多
2.(2024·河北高考·節選)某同學通過雙縫干涉實驗測量單色光的波長,實驗裝置如圖所示,其中測量頭包括毛玻璃、游標尺、分劃板、手輪、目鏡等。
該同學調整好實驗裝置后,分別用紅色、綠色濾光片,對干涉條紋進行測量,并記錄第一條和第六條亮紋中心位置對應的游標尺讀數,如表所示:
單色光類別 x1/mm x6/mm
單色光1 10.60 18.64
單色光2 8.44 18.08
根據表中數據,判斷單色光1為　　　　(填“紅光”或“綠光”)。
3.(2025·陜西西安階段練習)在完成“用雙縫干涉測量光的波長”實驗時:
(1)實驗需測量的相鄰條紋間距Δx指的是圖中的　　　　。
(2)實驗中,分劃板中心刻線對齊第n條亮條紋中心和第(n+10)條亮條紋中心時,游標卡尺的示數分別如圖甲和圖乙所示,圖甲中游標卡尺的讀數為　　　mm。已知雙縫間距d=0.4 mm,雙縫到屏的距離l=1.0 m,所測單色光的波長為　　　nm。
4.(2025·四川成都階段練習)在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中,現有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和紅色濾光片E等光學元件,要把它們放在光具座上組裝成雙縫干涉裝置,用來測量紅光的波長。
(1)將白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光學元件,由左至右,表示各光學元件的字母排列順序應為C、　 　　、　 　　、　　　　、　　　　。
(2)選用紅色濾光片和間距為0.2 mm的雙縫,雙縫與屏的距離為600 mm。某同學在放置單縫和雙縫時,除了注意間距為5~10 cm外,還應注意　　　　　　　　　　　　。
(3)進行所有的正確操作后,在目鏡中看到如圖(a)所示的干涉條紋。換成紫色的濾光片正確操作后,使測量頭分劃板中心刻線與第k條暗條紋的中心對齊,在目鏡中觀測到的是圖(b)中的　　　　(填字母),此時測量頭的讀數為25.70 mm。沿同一方向繼續移動測量頭使分劃板中心刻線與第k+5條暗條紋中心對齊,此時測量頭標尺如圖(c)所示,其讀數是　　　　mm,紫光的波長是　　　　nm。
(4)換一種測量頭測量紅光的波長。將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮條紋的中心對齊,將該亮條紋定義為第一條亮條紋,此時手輪上的示數如圖(d)所示,其讀數為　　　　mm;然后向同一個方向轉動測量頭,使分劃板中心刻線與第六條亮條紋中心對齊,此時手輪上的示數如圖(e)所示,其讀數為　　　　　mm;求得相鄰亮條紋的間距Δx=　　　　　mm。
5.洛埃在1834年提出了一種更簡單的觀察干涉的裝置。如圖所示,單色光從單縫S射出,一部分入射到平面鏡后反射到光屏上,另一部分直接投射到屏上,在屏上兩光束交疊區域里將出現干涉條紋。單縫S通過平面鏡成的像是S'。
(1)通過洛埃鏡在屏上可以觀察到明暗相間的干涉條紋,這和雙縫干涉實驗得到的干涉條紋一致。如果S被視為其中的一個縫,　　　　　　相當于另一個“縫”;
(2)實驗中已知單縫S到平面鏡的垂直距離h=0.15 mm,單縫到光屏的距離D=1.2 m,觀測到第 3個亮條紋中心到第 12個亮條紋中心的間距為22.78 mm,則該單色光的波長λ=　　　　m(結果保留3位有效數字);
(3)以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離　　　　;
A.將平面鏡稍向上移動一些
B.將平面鏡稍向右移動一些
C.將光屏稍向右移動一些
D.將光源由紅色光改為綠色光
(4)實驗表明,光從光疏介質射向光密介質界面發生反射,在入射角接近90°時,反射光與入射光相比,相位有π的變化,稱為“半波損失”。如果把光屏移動到和平面鏡接觸,接觸點P處是　　　　。(選填“亮條紋”或“暗條紋”)
6.用如圖甲所示的裝置來做“雙縫干涉測量光的波長”的實驗。
(1)如圖甲所示,光具座放在水平桌面上,安裝光源和各光學元件時應保證其中心在　　　　　　;
(2)通過目鏡觀察條紋時看不清,為觀察到清晰條紋,可以進行的操作是　　　　　;
A.拆除目鏡　　　　　　 B.取走凸透鏡
C.旋轉遮光筒 D.調節撥桿
(3)實驗中,選用紅色濾光片測量紅光的波長,測得雙縫間的距離d=2 mm,雙縫與屏之間的距離L=0.80 m,通過測量頭觀察第1條亮條紋的讀數為3.645 mm,轉動手輪,使分劃線向一側移動,使分劃板的中心刻線對齊第6條亮條紋的中心,儀器讀數如圖乙所示,則其讀數為　　　　mm,由此求得紅光的波長為　　　　m(計算結果保留三位有效數字);
(4)實驗中,若用一塊薄玻璃片擋在雙縫中某一條縫S2的后面,如圖丙所示,則原來在P0處的某個條紋將　　　　　　(選填“向上移動”“向下移動”或“位置不動”)。
第4節　實驗：用雙縫干涉測量光的波長
2
1．提示：單縫的作用是獲得一個線光源；雙縫的作用是將單縫照射來的光分成兩束振動情況完全一致的相干光。
2．提示：根據Δx＝λ知，要增大相鄰亮條紋間的距離Δx，可以通過：①減小雙縫間距離d；②增大雙縫到屏的距離L；③增大光的波長。
3．提示：由于光的波長很小，實驗中亮條紋間距很小，直接測出相鄰兩條亮條紋間的距離誤差較大或較難實現，只能先測出n條亮條紋間的距離，再求相鄰亮條紋間的距離，這樣既便于測量，又可以減小誤差。
3
[例1]　解析：(1)若粗調后看不到清晰的干涉條紋，看到的是模糊不清的條紋，則最可能的原因是單縫與雙縫不平行；要使條紋變得清晰，值得嘗試的是調節撥桿使單縫與雙縫平行，故C正確。
(2)根據Δx＝λ可知，要增大條紋間距，可以增大雙縫到測量頭間的距離l或減小雙縫的間距d，故D正確。
答案：(1)C　(2)D
[例2]　解析：(1)該實驗中單縫的作用是獲得線光源，雙縫的作用是獲得相干光源，二者應相互平行。
(2)第1條亮條紋中心所在刻度為x1＝5.5 mm＋27.0×0.01 mm＝5.770 mm，第6條亮條紋中心所在刻度為x6＝13.5 mm＋37.0×0.01 mm＝13.870 mm，所以相鄰亮條紋的間距為Δx＝＝1.62 mm。
(3)根據Δx＝λ，代入數據解得λ＝＝540 nm。
(4)若其他條件不變，把濾光片換為紅色濾光片，則光的波長變大，根據Δx＝λ，可知在屏上觀察到的條紋間距會變大。
答案：(1)平行　(2)5.770　1.62　(3)540　(4)變大
[例3]　解析：“雙棱鏡干涉”實驗與雙縫干涉實驗原理相同，只不過換了一種形式，S1與S2相當于雙縫干涉實驗裝置中的雙縫，由Δx＝λ，得λ＝Δx，可知需測量S1和S2之間的距離d、S1(或S2)與光屏間的距離l、干涉條紋的間距Δx。
答案：S1和S2之間的距離d　S1(或S2)與光屏間的距離l　干涉條紋的間距Δx
4
1．選BC　光具座上的雙縫應該在單縫和遮光筒之間，光先通過單縫得到線光源，然后通過雙縫得到兩列完全相同的相干光，A錯誤，C正確；透鏡的作用是使射向濾光片的光更集中，B正確；根據雙縫干涉條紋間距公式Δx＝λ可知，雙縫間距d越小，則條紋間距Δx越大，測量頭中觀察到的條紋數目越少，D錯誤。
2．解析：設第一條和第六條亮條紋的中心間距為x，則相鄰兩條亮條紋中心間距Δx＝，又根據雙縫干涉條紋間距公式Δx＝λ，則λ＝，由題表中數據可知x單色光1＝18.64 mm－10.60 mm＝8.04 mm答案：綠光
3．解析：(1)實驗需測量的相鄰條紋間距指的是相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)中心的距離，故選C。
(2)題圖甲中游標卡尺的讀數為8 mm＋35×0.02 mm＝8.70 mm，題圖乙中游標卡尺的讀數為24 mm＋23×0.02 mm＝24.46 mm，則Δx＝ mm＝1.576 mm，又Δx＝λ，代入數據解得λ＝630.4 nm。
答案：(1)C　(2)8.70　630.4
4．解析：(1)為獲取單色線光源進行實驗，白光光源后面要有濾光片、單縫、雙縫、毛玻璃屏，即E、D、B、A。
(2)在放置單縫和雙縫時還應注意使單縫與雙縫相互平行，使一個線光源變為頻率相等的兩個線光源。
(3)根據Δx＝λ，換成紫色濾光片后，透過濾光片后的光的波長變小，條紋間距變小，條紋方向不變，分劃板中心刻線的位置不變，故選D。
題圖(c)的讀數為19 mm＋8×0.05 mm＝19.40 mm，則Δx′＝×(25.70－19.40)mm＝1.26 mm，根據Δx′＝λ，可得λ＝＝4.2×10－7 m＝420 nm。
(4)題圖(d)的讀數為0 mm＋4.5×0.01 mm＝0.045 mm，題圖(e)的讀數為14.5 mm＋3.5×0.01 mm＝14.535 mm，則相鄰亮條紋的間距為Δx＝×(14.535－0.045)mm＝2.898 mm。
答案：(1)E　D　B　A　(2)使單縫與雙縫相互平行　(3)D　19.40
420　(4)0.045(0.043～0.047均可)　14.535(14.533～14.537均可)
2．898(2.897～2.899均可)
5．解析：(1)通過洛埃鏡在屏上可以觀察到明暗相間的干涉條紋，這和雙縫干涉實驗得到的干涉條紋一致。如果S被視為其中的一個縫，S′相當于另一個“縫”。
(2)第3個亮條紋中心到第 12個亮條紋中心的間距為22.78 mm，則相鄰亮條紋中心間距為Δx＝ m≈2.53×10－3 m，等效雙縫間的距離為d＝2h＝0.30 mm＝3.0×10－4 m，根據雙縫干涉條紋間距公式Δx＝λ，則有λ＝＝ m≈6.33×10－7 m。
(3)根據雙縫干涉條紋間距公式Δx＝λ可知，增大D、減小d、增大波長λ能夠增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離。故選A、C。
(4)如果把光屏移動到和平面鏡接觸，在接觸點P入射角接近90°，反射光與入射光相比，相位有π的變化，即“半波損失”，故直接射到光屏上P點的光和經平面鏡反射到P點的光相位差為π，所以接觸點P處是暗條紋。
答案：(1)S′　(2)6.33×10－7　(3)AC　(4)暗條紋
6．解析：(1)光具座放在水平桌面上，安裝光源和各光學元件時應保證其中心在同一高度。
(2)若粗調后看不到清晰的干涉條紋，看到的是模糊不清的條紋，則最可能的原因是單縫與雙縫不平行，要使條紋變得清晰，應調節撥桿使單縫與雙縫平行。故選D。
(3)由題圖乙可知，讀數為4.5 mm＋44.5×0.01 mm＝4.945 mm。
由題意可知，相鄰條紋間距Δx＝＝0.26 mm，根據Δx＝λ，得λ＝＝6.50×10－7 m。
(4)若用一塊薄玻璃片擋在雙縫中某一條縫S2的后面，這條光路傳播的波長數增大，通過雙縫到光屏傳播的波長數相同的點向下移動，即中央亮紋下移，相應的干涉圖樣均下移。
答案：(1)同一高度　(2)D　(3)4.945(4.944～4.946均可)　
6．50×10－7(6.49×10－7～6.51×10－7均可)　(4)向下移動
8 / 8(共67張PPT)
實驗:用雙縫干涉測量光的波長
第 4 節
實驗準備——原理、器材和裝置
實驗操作——過程、細節和反思
01
02
CONTENTS
目錄
實驗考法——基礎、變通和創新
03
訓練評價——鞏固、遷移和發展
04
實驗準備——原理、器材和裝置
一、實驗裝置
二、實驗原理
光源發出的光經濾光片(裝在單縫前)成為單色光，把單縫照亮。單縫相當于一個線光源，它又把雙縫照亮。來自雙縫的光在雙縫右邊的空間發生干涉。遮光筒的一端裝有毛玻璃屏，可以在這個屏上觀察到干涉條紋，并由λ=Δx計算出光的波長。透鏡的作用是使射向單縫的光更集中。
三、物理量的測量(雙縫間的距離d已知)
(1)l的測量:雙縫到屏的距離l可以用刻度尺測出。
(2)Δx的測量:相鄰兩條亮條紋間的距離Δx需用測量頭測出。測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構成。
實驗操作——過程、細節和反思
一、實驗步驟
1.將光源、透鏡、遮光筒、毛玻璃依次安放在光具座上。
2.接好電源，打開開關，使燈絲正常發光。
3.調節各器件的高度，使燈絲發出的光能沿遮光筒的軸線到達毛玻璃屏。
4.安裝雙縫和單縫，中心大致位于遮光筒的軸線上，使雙縫與單縫平行，兩者間距5~10 cm，這時可觀察白光的雙縫干涉條紋。
5.在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋。
6.測量雙縫到屏的距離l和相鄰兩條亮條紋間的距離Δx。
7.分別改變濾光片的顏色和雙縫的間距，觀察干涉條紋的變化，并求出相應的波長。
二、數據處理
1.安裝測量頭，調節至可清晰觀察到干涉條紋。如圖所示。
2.使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋的中心，記下手輪上的讀數a1，將該條紋記為第1條亮條紋；轉動手輪，使分劃板中心刻線移動至另一亮條紋的中心，記下此時手輪上的讀數a2，將該條紋記為第n條亮條紋，則相鄰兩亮條紋間距Δx=。
3.用刻度尺測量雙縫到屏間的距離l(d是已知的)。
4.重復測量、計算，求出波長的平均值。
三、誤差分析
產生原因 減少方法
偶然誤差 l和Δx的測量 多次測量取平均值
系統誤差 分劃板中心刻線與干涉條紋不平行 調節單、雙縫使分劃板中心刻線與干涉條紋平行
四、注意事項
1.放置單縫和雙縫時，必須使縫平行。
2.要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和毛玻璃屏的中心在同一條軸線上。
3.測量頭的中心刻線要對著亮(或暗)條紋的中心。
4.要多測幾條亮條紋(或暗條紋)中心間的距離，再求Δx。
5.照在毛玻璃屏上的像很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫、測量頭、遮光筒不共軸所致。干涉條紋不清晰一般是因為單縫與雙縫不平行。
1.實驗裝置中單縫和雙縫的作用是什么
關鍵點反思
提示:單縫的作用是獲得一個線光源；雙縫的作用是將單縫照射來的光分成兩束振動情況完全一致的相干光。
2.根據Δx=λ，改變什么條件可以增大相鄰亮條紋的距離以便于測量
提示:根據Δx=λ知，要增大相鄰亮條紋間的距離Δx，可以通過:①減小雙縫間距離d；②增大雙縫到屏的距離L；③增大光的波長。
3.實驗中為什么不直接測出相鄰兩條亮條紋間的距離Δx，而要測出n條亮條紋間的距離，再求平均值
提示:由于光的波長很小，實驗中亮條紋間距很小，直接測出相鄰兩條亮條紋間的距離誤差較大或較難實現，只能先測出n條亮條紋間的距離，再求相鄰亮條紋間的距離，這樣既便于測量，又可以減小誤差。
實驗考法——基礎、變通和創新
考法(一)　實驗基本操作
[例1]　圖示是“用雙縫干涉測量光的波長”實驗的裝置。實驗中:
(1)觀察到較模糊的干涉條紋，要使條紋變得清晰，值得嘗試的是________。
A.旋轉測量頭
B.增大單縫與雙縫間的距離
C.調節撥桿使單縫與雙縫平行
C
[解析]　若粗調后看不到清晰的干涉條紋，看到的是模糊不清的條紋，則最可能的原因是單縫與雙縫不平行；要使條紋變得清晰，值得嘗試的是調節撥桿使單縫與雙縫平行，故C正確。
(2)要增大觀察到的條紋間距，正確的做法是________。
A.減小單縫與光源間的距離
B.減小單縫與雙縫間的距離
C.增大透鏡與單縫間的距離
D.增大雙縫與測量頭間的距離
D
[解析]　根據Δx=λ可知，要增大條紋間距，可以增大雙縫到測量頭間的距離l或減小雙縫的間距d，故D正確。
[微點撥]
(1)牢記實驗儀器在光具座上的排列順序。
(2)弄清影響條紋清晰度的因素。
(3)弄清影響條紋間距的因素。
考法(二)　數據處理和誤差分析
[例2]　(2025·河北邯鄲階段練習)如圖1所示是“用雙縫干涉測量光的波長”實驗的裝置。實驗時，將雙縫干涉實驗儀器按要求安裝在光具座上，接通電源使光源正常發光，調整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。回答下列問題:
(1)在組裝儀器時單縫和雙縫應該相互________ 放置。(選填“垂直”或“平行”)
平行
[解析]　該實驗中單縫的作用是獲得線光源，雙縫的作用是獲得相干光源，二者應相互平行。
(2)在某次測量綠光的波長實驗中，將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮條紋中心對齊，將該亮條紋記為第1條亮條紋，此時手輪上的示數如圖2所示，則此時的示數為________ mm，然后同方向轉動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮條紋中心對齊，此時手輪上的示數如圖3所示，由此可求得相鄰亮條紋的間距Δx=________mm。
5.770　
1.62
[解析]　第1條亮條紋中心所在刻度為x1=5.5 mm+27.0× 0.01 mm=5.770 mm，第6條亮條紋中心所在刻度為x6=13.5 mm
+37.0×0.01 mm=13.870 mm，所以相鄰亮條紋的間距為Δx==1.62 mm。
(3)若雙縫間距d=0.25 mm，雙縫到屏的距離l=75.00 cm，則所測綠光的波長為________nm。
540　
[解析]　根據Δx=λ，代入數據解得λ==540 nm。
(4)若其他條件不變，把濾光片換為紅色濾光片，則在屏上觀察到的條紋間距會________ (選填“變大”或“變小”)。
變大
[解析]　若其他條件不變，把濾光片換為紅色濾光片，則光的波長變大，根據Δx=λ，可知在屏上觀察到的條紋間距會變大。
[微點撥]
測量條紋間距Δx的方法
若直接測相鄰兩條亮條紋的間距Δx，相對誤差較大，可如圖那樣，轉動手輪，使分劃板中心刻線與左側標1的那條清晰亮條紋的中心對齊，記下手輪上的讀數x1；然后使分
劃板右移，讓分劃板中心刻線與標7
的那條亮條紋的中心對齊，記下手
輪上的讀數x7，則Δx=。
考法(三)　源于經典實驗的創新考查
[例3]　如圖所示為“雙棱鏡干涉”實驗裝置，
其中S為單色光源，A為一個頂角略小于180°的
等腰三角形棱鏡，P為光屏。S位于棱鏡對稱軸
上，屏與棱鏡底邊平行。調節光路，可在光屏
上觀察到干涉條紋。這是由于光源S發出的光經棱鏡作用后，相當于在沒有棱鏡時，兩個分別位于圖中S1和S2位置的相干光源所發出的光的疊加(S1和S2的連線與棱鏡底邊平行)。
已知S1和S2的位置可由其他實驗方法確定，類比“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗，可以推測出若要利用“雙棱鏡干涉”測量光源S發出的單色光的波長，需要測量的物理量是______________________、
________________________和______________________。
干涉條紋的間距Δx
S1和S2之間的距離d
S1(或S2)與光屏間的距離l
[解析]　“雙棱鏡干涉”實驗與雙縫干涉實驗原理相同，只不過換了一種形式，S1與S2相當于雙縫干涉實驗裝置中的雙縫，由Δx=λ，得λ=Δx，可知需測量S1和S2之間的距離d、S1(或S2)與光屏間的距離l、干涉條紋的間距Δx。
[創新分析]
本實驗的創新之處在于:實驗器材采用了“雙棱鏡干涉”，利用雙棱鏡折射獲取兩個相干光源，其原理與雙縫干涉實驗原理相同。
訓練評價——鞏固、遷移和發展
1.(2024·江西高考)(多選)某同學用普通光源進行雙縫干涉測光的波長實驗。下列說法正確的是 (　　)
A.光具座上依次擺放光源、透鏡、濾光片、雙縫、單縫、遮光筒、測量頭等元件
B.透鏡的作用是使光更集中
C.單縫的作用是獲得線光源
D.雙縫間距越小，測量頭中觀察到的條紋數目越多
√
√
解析:光具座上的雙縫應該在單縫和遮光筒之間，光先通過單縫得到線光源，然后通過雙縫得到兩列完全相同的相干光，A錯誤，C正確；透鏡的作用是使射向濾光片的光更集中，B正確；根據雙縫干涉條紋間距公式Δx=λ可知，雙縫間距d越小，則條紋間距Δx越大，測量頭中觀察到的條紋數目越少，D錯誤。
2.(2024·河北高考·節選)某同學通過雙縫干涉實驗測量單色光的波長，實驗裝置如圖所示，其中測量頭包括毛玻璃、游標尺、分劃板、手輪、目鏡等。
該同學調整好實驗裝置后，分別用紅色、綠色濾光片，對干涉條紋進行測量，并記錄第一條和第六條亮紋中心位置對應的游標尺讀數，如表所示:
根據表中數據，判斷單色光1為________ (填“紅光”或“綠光”)。
單色光類別 x1/mm x6/mm
單色光1 10.60 18.64
單色光2 8.44 18.08
綠光
解析:設第一條和第六條亮條紋的中心間距為x，則相鄰兩條亮條紋中心間距Δx=，又根據雙縫干涉條紋間距公式Δx=λ，則λ=，由題表中數據可知x單色光1=18.64 mm-10.60 mm=8.04 mm3.(2025·陜西西安階段練習)在完成“用雙縫干涉測量光的波長”實驗時:
(1)實驗需測量的相鄰條紋間距Δx指的是圖中的________。
C
解析:實驗需測量的相鄰條紋間距指的是相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)中心的距離，故選C。
(2)實驗中，分劃板中心刻線對齊第n條亮條紋中心和第(n+10)條亮條紋中心時，游標卡尺的示數分別如圖甲和圖乙所示，圖甲中游標卡尺的讀數為______mm。已知雙縫間距d=0.4 mm，雙縫到屏的距離l=1.0 m，所測單色光的波長為________nm。
8.70
630.4
解析:題圖甲中游標卡尺的讀數為8 mm+35×0.02 mm=8.70 mm，題圖乙中游標卡尺的讀數為24 mm+23×0.02 mm=24.46 mm，則Δx= mm=1.576 mm，又Δx=λ，代入數據解得λ=630.4 nm。
4.(2025·四川成都階段練習)在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中，現有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和紅色濾光片E等光學元件，要把它們放在光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用來測量紅光的波長。
(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學元件，由左至右，表示各光學元件的字母排列順序應為
C、________、________、________、________。
E
D
B
A
解析:為獲取單色線光源進行實驗，白光光源后面要有濾光片、單縫、雙縫、毛玻璃屏，即E、D、B、A。
(2)選用紅色濾光片和間距為0.2 mm的雙縫，雙縫與屏的距離為600 mm。某同學在放置單縫和雙縫時，除了注意間距為5~10 cm外，還應注意________________________。
使單縫與雙縫相互平行
解析:在放置單縫和雙縫時還應注意使單縫與雙縫相互平行，使一個線光源變為頻率相等的兩個線光源。
(3)進行所有的正確操作后，在目鏡中看到如圖(a)所示的干涉條紋。換成紫色的濾光片正確操作后，使測量頭分劃板中心刻線與第k條暗條紋的中心對齊，在目鏡中觀測到的是圖(b)中的________(填字母)，此時測量頭的讀數為25.70 mm。沿同一方向繼續移動測量頭使分劃板中心刻線與第k+5條暗條紋中心對齊，此時測量頭標尺如圖(c)所示，其讀數是________mm，紫光的波長是________nm。
D
19.40
420
解析:根據Δx=λ，換成紫色濾光片后，透過濾光片后的光的波長變小，條紋間距變小，條紋方向不變，分劃板中心刻線的位置不變，故選D。
題圖(c)的讀數為19 mm+8×0.05 mm=19.40 mm，則Δx'=×(25.70-19.40)mm=1.26 mm，根據Δx'=λ，可得λ==4.2×10-7 m=420 nm。
(4)換一種測量頭測量紅光的波長。將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮條紋的中心對齊，將該亮條紋定義為第一條亮條紋，此時手輪上的示數如圖(d)所示，其讀數為_______________________mm；然后向同一個方向轉動測量頭，使分劃板中心刻線與第六條亮條紋中心對齊，此時手輪上的示數如圖(e)所示，其讀數為__________________________mm；求得相鄰亮條紋的間距Δx=________________________mm。
0.045(0.043~0.047均可)　
14.535(14.533~14.537均可)
2.898(2.897~2.899均可)
解析:題圖(d)的讀數為0 mm+4.5×0.01 mm=0.045 mm，題圖(e)的讀數為14.5 mm+3.5×0.01 mm=14.535 mm，則相鄰亮條紋的間距為Δx=×(14.535-0.045)mm=2.898 mm。
5.洛埃在1834年提出了一種更簡單的觀察干涉的裝置。如圖所示，單色光從單縫S射出，一部分入射到平面鏡后反射到光屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上兩光束交疊區域里將出現干涉條紋。單縫S通過平面鏡成的像是S'。
(1)通過洛埃鏡在屏上可以觀察到明暗相間的干涉條紋，這和雙縫干涉實驗得到的干涉條紋一致。如果S被視為其中的一個縫，
________相當于另一個“縫”；
S'　
解析:通過洛埃鏡在屏上可以觀察到明暗相間的干涉條紋，這和雙縫干涉實驗得到的干涉條紋一致。如果S被視為其中的一個縫，S'相當于另一個“縫”。
(2)實驗中已知單縫S到平面鏡的垂直距離h=0.15 mm，單縫到光屏的距離D=1.2 m，觀測到第 3個亮條紋中心到第 12個亮條紋中心的間距為22.78 mm，則該單色光的波長λ=____________m(結果保留3位有效數字)；
6.33×10-7
解析:第3個亮條紋中心到第 12個亮條紋中心的間距為22.78 mm，則相鄰亮條紋中心間距為Δx= m≈2.53×10-3 m，等效雙縫間的距離為d=2h=0.30 mm=3.0×10-4 m，根據雙縫干涉條紋間距公式Δx=λ，則有λ== m≈6.33×10-7 m。
(3)以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離________；
A.將平面鏡稍向上移動一些
B.將平面鏡稍向右移動一些
C.將光屏稍向右移動一些
D.將光源由紅色光改為綠色光
AC　
解析:根據雙縫干涉條紋間距公式Δx=λ可知，增大D、減小d、增大波長λ能夠增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離。故選A、C。
(4)實驗表明，光從光疏介質射向光密介質界面發生反射，在入射角接近90°時，反射光與入射光相比，相位有π的變化，稱為“半波損失”。如果把光屏移動到和平面鏡接觸，接觸點P處是________。(選填“亮條紋”或“暗條紋”)
暗條紋
解析:如果把光屏移動到和平面鏡接觸，在接觸點P入射角接近90°，反射光與入射光相比，相位有π的變化，即“半波損失”，故直接射到光屏上P點的光和經平面鏡反射到P點的光相位差為π，所以接觸點P處是暗條紋。
6.用如圖甲所示的裝置來做“雙縫干涉測量光的波長”的實驗。
(1)如圖甲所示，光具座放在水平桌面上，安裝光源和各光學元件時應保證其中心在_________；
同一高度
解析:光具座放在水平桌面上，安裝光源和各光學元件時應保證其中心在同一高度。
(2)通過目鏡觀察條紋時看不清，為觀察到清晰條紋，可以進行的操作是________；
A.拆除目鏡　　 B.取走凸透鏡
C.旋轉遮光筒 D.調節撥桿
D
解析:若粗調后看不到清晰的干涉條紋，看到的是模糊不清的條紋，則最可能的原因是單縫與雙縫不平行，要使條紋變得清晰，應調節撥桿使單縫與雙縫平行。故選D。
(3)實驗中，選用紅色濾光片測量紅光的波長，測得雙縫間的距離d=2 mm，雙縫與屏之間的距離L=0.80 m，通過測量頭觀察第1條亮條紋的讀數為3.645 mm，轉動手輪，使分劃線向一側移動，使分劃板的中心刻線對齊第6條亮條紋的中心，儀器讀數如圖乙所示，則其讀數為______________________mm，由此求得紅光的波長為
___________________________________m(計算結果保留三位有效數字)；
　
4.945(4.944~4.946均可)
6.50×10-7(6.49×10-7~6.51×10-7均可)
解析:由題圖乙可知，讀數為4.5 mm+44.5×0.01 mm=4.945 mm。
由題意可知，相鄰條紋間距Δx==0.26 mm，根據Δx=λ，得λ==6.50×10-7 m。
(4)實驗中，若用一塊薄玻璃片擋在雙縫中某一條縫S2的后面，如圖丙所示，則原來在P0處的某個條紋將_________ (選填“向上移動”“向下移動”或“位置不動”)。
向下移動
解析:若用一塊薄玻璃片擋在雙縫中某一條縫S2的后面，這條光路傳播的波長數增大，通過雙縫到光屏傳播的波長數相同的點向下移動，即中央亮紋下移，相應的干涉圖樣均下移。

展開更多......

收起↑