专题63 实验十四 用双缝干涉实验测量光的波长-【高分攻略】备战2025年高考物理一轮复习精编学案（教师版+学生版）

中小学教育资源及组卷应用平台 专题63 实验十四 双缝干涉实验测光的波长 考情分析 考题统计 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； 2024·海南卷 2024·浙江卷 【网络建构】 【考点梳理】 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＝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遮光筒轴线到达光屏． 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5～10 cm. 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＝. 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． 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＝. (2)根据条纹间距与波长的关系Δx＝λ得λ＝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. 【题型过关练】 1.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 ... ...