实验：用双缝干涉测光的波长 练习 高中物理新人教版选择性必修第一册（2022-2023学年）

4.4实验：用双缝干涉测光的波长

1.（2022・湖南•高二阶段练习）某同学利用如图所示的双缝干涉实验装置测量紫色光的波长，测得双缝之间

的距离为0.24mm,光屏与双缝之间的距离为1.20m,第1条与第8条紫色亮条纹中心间的距离为14.70mm,

试回答下列问题：

屏

光源紫色滤光片单缝斗缝遮光筒

0

（1）相邻两条亮条纹的间距为mm；

（2）实验中测得的紫色光的波长为__________m；

（3）若将图中滤光片换为红色，则干涉条纹间距将（填“变大”、“不变”或“变小”）。

【答案】2.104.2x10-7变大

1470

【解析】（1）相邻两条干涉亮条纹间距以=丁7皿=2.1011™

8—1

⑵根据7"

可得有等0.24x10-3x2.1义10-3

m=4.2xl0-7m

L20

（3）红光的波长比紫光长，所以干涉条纹间距Ax将变大。

2.（2022・海南中学高三阶段练习）（1）如图甲所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，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。

光源凸透镜滤光片专缝;缝遮光筒黑

,111XA

甲

012

I।।।।।।11।I।।1।।111।I

।।।।11IIIfI।।।।।II।।I

01020

唧丙

乙।

已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，副尺（游标尺）上有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情况如图

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

到B条纹间的距离为8.40mm。利用上述测量结果，经计算可得经滤光片射向双缝的色光的波长2=m

（保留2位有效数字）。

【答案】0.354.8xlCr

【解析】主尺读数为0,游标尺第7格与主尺某条刻度线对齐，故读数为

0+7x0.05mm=0.35mm

A、B之间的距离为5条明纹的间距，故条纹间距为

Ax=——mm=1.68mm

5

根据

ALC

Ax=­A

d

解得

彳=包0=4.8*10-7m

L

3.（2022•重庆市第H^一中学校高二阶段练习）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，要把它们放在如图甲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。

(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排列最

佳顺序应为C、E、、、Ao

(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

数如图乙所示。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，记下此时图丙中手

轮上的示数为mm,进一步计算可以得到间距Ax的值。

(3)已知双缝间距d为2.0xl(y4m,测得双缝到屏的距离1为0.700m,求得所测红光波长为_____m。

【答案】DB13.8706.6x10-7

【解析】(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

母排列最佳顺序应为C、E、D、B、Ao

(2)图丙中手轮上的示数为13.5mm+O.Olmmx37.0mm=13.870mm

(3)图丙中手轮上的示数为

2mm+0.01x32.0mm=2.320mm

条纹间距为

.13.870-2.320…八

Ax=------------------mm=2.310mm

6-1

根据

Ax——A

d

解得

A=6.6x107m

4.（2022・浙江•镇海中学模拟预测）（1）如图所示，小王同学做在“用双缝干涉测量光的波长”实验中发现目

镜中于涉条纹与分划板的刻度线始终有一定的角度，下列哪个操作可以使得分划板刻度线与干涉条纹平行

A.仅拨动拨杆

B.仅旋转单缝

C.仅前后移动凸透镜

D.仅旋转毛玻璃处的测量头

（2）小王同学将分划板刻度线与干涉条纹调平行后，将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将

该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如下图所示，手轮上的示数是__________mm。

:f：（cm）

11I1|IIIIIIIII|I11I

01020

【答案】D50.15

【解析】（1）若要使得分划板刻度线与干涉条纹平行，则仅旋转毛玻璃处的测量头即可，故选D。

（2）手轮上的示数是50mm+0.05mmx3=50.15m

5.（2022.河北.邢台市第二中学高二阶段练习）利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距d=0.4mm,

双缝到光屏间的距离/=0.5m,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。

光源滤光片单缝双缝L转轮

遮光筒屏亓

甲tt七3b中目镜

==疝量头

图11**1

图3

（1）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

（2）某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图2所示，分划板在图中A、8位置时游标卡尺读数也如图2中

所给出，贝I

①分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为XA=11.1mm,在8位置时游标卡尺读数为无8=mm,

相邻两条纹间距Ax=mm；

②该单色光的波长2=m；

（3）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3所示。则在这种情况下测量干涉

条纹的间距Ax时，测量值_______实际值。（填“大于”、“小于”或“等于“）

【答案】B15.60.756.0x10-7大于

【解析】（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则需要减小条纹间距，由公式右=/14可知

a

A.将单缝向双缝靠近，不改变条纹间距，故A错误；

BC.将屏向靠近双缝的方向移动，条纹间距减小，故C错误B正确；

D.使用间距更小的双缝，条纹间距增大，故D错误。

故选B。

（2）①由图2可知，游标为10分度，且第6个小格与主尺对齐，则在8位置时游标卡尺读数为

xB=15nun+6x0.1mm=15.6mm

则相邻两条纹间距

AX=XB~XA=0.75mm

6

②根据=可知，该单色光的波长

a

2=AAZ/=60XL0_?M

（3）如图3测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，则测得的Ar偏大，由公式可

a

知，波长的测量值大于真实值。

6.（2022•辽宁沈阳•三模）某实验小组利用图1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，调节器材，在目镜中可以观测到干涉图样。

（1）如图1所示，实验所需器材在光具座上依次排列，则A、B处分别是、。（填“单缝”、“双

缝”）

(2)在目镜中看到的干涉图样是图2中(填“甲”或"乙”)。

甲乙

图2

(3)移动测量头上的手轮，使分划板的中心刻线对准第2条亮纹的中心，记下此时手轮上读数4；转动测

量头，使分划板的中心刻线向右移动对准第6条亮纹的中心，此时手轮上的读数为巧，如图3所示，则读

数无2=mm；已知双缝与屏的距离为L,双缝间距为d,则单色光的波长力=o(用题目中给出

的字母表示)

图3

【答案】单缝双缝甲1.700Y

【解析】

(1)发生干涉的条件是相位差恒定且频率相同，所以组装仪器时，A处应固定单缝，产生相位差恒定的光；B

处固定双缝，产生两列频率相同的光，从而可以在毛玻璃上形成稳定的干涉图样；

(2)干涉图样为明暗相间且等间距的条纹，故选甲；

(3)由图示螺旋测微器可知，固定刻度读数L5mm

可动刻度读数为

20.0x0.01=0.200mm

则螺旋测微器的示数为

1.5+20.0x0.01=1.700mm

根据双缝干涉条纹的间距公式

d

得

7.(2022・吉林・延边二中高二期中)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安

装在光具座上，如图所示，并选用缝间距d=0.2mm的双缝片。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝片间的

距离L=700mm。接通电源使光源正常工作。

(1)M、N、P三个光学元件依次为o

A.滤光片、单缝片、双缝片B.滤光片、双缝片、单缝片

C.偏振片、单缝片、双缝片D.双缝片、偏振片、单缝片

(2)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样

中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是o

A.改用红色激光

B.改用蓝色激光

C.减小双缝间距

D.将屏幕向远离双缝的位置移动

E.将光源向远离双缝的位置移动

(3)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去,

第1次映入眼帘的干涉条纹如图甲所示，图中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时游标卡尺如图乙所

示，读数为玉=1.16mm；接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图丙所示，此时游标卡尺如图丁所示,

(4)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻亮条纹(或暗条纹间)的距离Ar=mm,进而计算得到

这种色光的波长2=m。

【答案】AACD15.022.316.6xlO^7

【解析】

(1)双缝干涉实验是让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以让白炽灯光通过滤光片形成单色光,

再经过单缝形成相干光，再通过双缝形成干涉条纹，故自光源起合理的顺序是滤光片、单缝片、双缝片,

故A正确，BCD错误。

故选Ao

（2）相邻亮条纹间的距离

d

为增加相邻亮条纹（暗条纹）间的距离，可减小双缝间距离d、增大双缝到屏的距离L或增大单色光的波长

XO

A.改用红色激光，增大波长，A正确；

B.改用蓝色激光，减小波长，B错误；

C.减小双缝间距d,C正确；

D.将屏幕向远离双缝的位置移动，增大L,D正确；

E.将光源向远离双缝的位置移动，对条纹间距没有影响，E错误。

故选ACDO

（3）图丁中，游标卡尺的主尺读数为15mm，游标读数为0.02mmxl=0.02mm,所以最终读数为X2=15.02mm

（4）两个相邻亮条纹（或暗条纹间）的距离

x—x15.02—1.16

Ax二2imm=2.31mm

7-16

根据心=。几得

a

°\xd2.3卜10-3/0.2乂10-3

X=-----m=6.6xl0-7m

L700x10-3

8.（2022.河北•沧县中学高二阶段练习）用双缝干涉测量光的波长实验装置如图甲所示，将双缝干涉实验仪

器按要求安装在光具座上。

甲a乙

(1)某同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图乙

所示。若要使两者对齐，该同学应如何调节O

A.仅左右转动透镜B.仅旋转单缝

C.仅旋转双缝D.仅旋转测量头

(2)该同学正确操作后，在目镜中看到如图丙a所示的干涉条纹，A条纹中心线对应的测量头标尺如图丙

b所示，其读数是mm；B条纹中心线对应的测量头标尺读数为13.460mm,则相邻两亮条纹的

间距是mm(结果保留四位有效数字)。

AB

IIIIIIII

b

(3)已知上述装置中双缝的间距是0.30mm,双缝和光屏之间的距离是900mm,则单色光的波长为

m(结果保留三位有效数字)。

【答案】D2.189##2.191##2.1901.6105.37xW7

【解析】(1)若要使两者对齐，应该旋转测量头，分划板竖线随之旋转，可使分划板竖线与亮条纹对齐，D

正确，ABC错误。

故选D。

（2）测量头标尺读数是固定刻度读数（0.5mm的整数倍）加可动刻度（0.5mm以下的小数）读数，图中读

数为

2mm+19.0x0.01mm=2.190mm

A条纹与B条纹间有七段间隙，故相邻两亮条纹的间距

13.460—2.190

Ax=mm=1.610mm

7

(3)由~=。力可得，改光的波长为

d

2d/^x0.30x1.61J

A.=-----=-------------mm=5.37x10m

L900

9.（2022•北京市十一学校三模）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操

作、数据分析等。物理小组用如图甲所示的实验装置测光的波长。

（1）实验仪器。如图乙所示，将测量头的分划板中心刻线与A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xi=2.331mm,然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与B亮纹中心对齐，记下此时

图丙中手轮上的示数X6=___________mm；

（2）实验原理。已知双缝间距d=0.3mm,双缝到屏的距离1=1.2m,由计算式几=,可得所测

光的波长为m；（计算式用题中出现的字母表示，波长保留两位有效数字）

（3）误差分析。在其他操作都正确的前提下，下列操作中一定会使测量结果偏小的是o

A.数到第7条明条纹时误记为第6条

B.测量相邻两条亮条纹的间距作为Ax

C.测量单缝到屏的距离作为1

D.测间距时使分划板中心刻线与暗条纹中心对齐

【答案】15.376（15.375~15.379范围内均可）（"一占”6.5x10"c

5/

【解析】（1）由题图丙可知

x6=15mm+37.6x0.01mm=15.376mm

（2）相邻亮条纹间距离为

.-AZA

一5

相邻亮条纹间距公式为

/2

A=——

d

联立以上两式可得

-51

代入数据解得

A«6.5xl（F7m

（3）A.数到第7条明条纹时误记为第6条，由九表达式可知测量值偏大，故A不符合题意；

B.测量相邻两条亮条纹的间距作为Ax,虽然没有通过累积法而减小误差，但测量结果不一定偏小，也可

能偏大，故B不符合题意；

C.测量单缝到屏的距离作为1,即1比真实值偏大，根据九表达式可知测量值偏小，故C符合题意；

D.测间距时使分划板