2026届高考物理一轮复习模型解读与针对性训练实验22用双缝干涉测量光的波长(原卷版+解析)

这是一份2026届高考物理一轮复习模型解读与针对性训练实验22用双缝干涉测量光的波长(原卷版+解析)，共9页。
【实验解读】
创新拓展：
采用洛埃镜测量光的波长。
光路如图。
可迁移双缝干涉实验相关知识分析解答。
【高考典例】
【典例1】. (2025高考北京卷)用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图1所示。
①双缝应该放置在图1中 处（填“A”或“B”）。
②分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时，手轮上的示数如图2所示，读数为 。
【答案】①B （2分） ②3.185 （2分））
【解析】（1）用单摆测重力加速度时，在最高点释放摆球，当摆球通过平衡位置时开始计时，A错误；探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时，使用多用电表的交流电压挡测电压，B正确；用多用电表测电阻前应先选择合适档位，然后把两表笔短接，调整欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点，C正确，
（2）①双缝干涉实验是光先通过单缝后通过双缝，单缝应该放置在图1中A处，双缝应该放置在图1中B处。
②分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时，手轮上的示数如图2所示，根据螺旋测微器读数规则，读数为3.185mm。
【典例2】 （2024年高考河北卷）某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长，实验装置如图1所示，其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤光片，对干涉条纹进行测量，并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数，如表所示：
根据表中数据，判断单色光1为____________（填“红光”或“绿光”）。
【答案】绿光
【解析】
根据，可得
由图表带入数据可知
故
则
已知绿光的波长小于红光波长，则单色光1是绿光。
【典例3】 （2024年高考广东卷）在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、遮光筒和光屏。遮光筒不可调节。打开并调节_____。使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮。取下光屏，装上单缝、双缝和测量头。调节测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到_____。
【参考答案】（3）光源 清晰的干涉条纹
【名师解析】（3）打开并调节光源，使光束沿轴线照亮光屏。取下光屏，装上单缝、双缝和测量头，调节测量头，并缓调节单缝的角度直到目镜中观察到清晰的干涉条纹。
【针对性训练】
1. （河南商丘2025年5月考前冲刺）某实验小组用如图甲所示的装置测量光的波长。
（1）小组同学调试装置时看到的干涉图样如图乙所示（视野中分划线可以左右移动），则应如何调整单缝和双缝？______。
（2）为获得清晰的干涉条纹，应保持单缝与双缝______（填“垂直”“平行”或“互成特定角度”）。
（3）若修正操作以后，用一单色光作为光源，双缝间距为0.25mm，双缝到屏的距离为1.0m，分划线在第1条亮纹中央时螺旋测微器读数如图丙所示，分划线在第7条亮纹中央时螺旋测微器读数如图丁所示，则单色光的波长为______nm。（结果保留三位有效数字）
【答案】（1）将单缝和双缝调整为竖直
（2）平行 （3）600
【解析】（1）单色光沿与双缝平行方向展开干涉，所以条纹平行于双缝，根据题图乙可以判断单缝和双缝处于水平状态，由于分划线是水平移动的，所以应该使条纹与分划线平行，将单缝和双缝调整为竖直
（2）单缝与双缝平行，可以得到清晰的干涉条纹图样，便于测量
（3）根据双缝干涉原理有
读数
读数，
得，代入可得。
2. (山东青岛2025年高三年级第三次适应性检测) 图甲为用光传感器做双缝干涉实验的装置，单色光源在铁架台的最上端，中间是刻有双缝的挡板，下面带有白色狭长矩形的小盒是光传感器，沿矩形长边分布着许多光敏单元，传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后，在显示器上显示出来。某实验小组要用该装置在暗室里检测一块玻璃板的厚度是否均匀，若厚度不均匀，进一步精确测量其厚度差。（计算结果均保留2位有效数字）
请回答下面问题：
（1）该小组同学检测前先测量所用单色光的波长：调整双缝的高度和光传感器位置，显示器上显示的干涉条纹光强分布如图乙中的实线所示，则相邻两条亮纹（或暗纹）间距Δx=______mm；该小组又测得双缝到光传感器的距离L=53.33cm，已知双缝间距d0=0.25mm，则该单色光的波长λ=______m；
（2）保持双缝和光传感器的位置不变，将玻璃板紧贴挡板放置，如图丙所示，此时显示器上显示的干涉条纹光强分布如图乙中的虚线所示，说明______（选填“S1”或“S2”）处玻璃板较厚。已知玻璃板对该单色光的折射率为n=1.5，则S1与S2两处玻璃板的厚度差Δd=______m。
【答案】（1） ①. 1.6 ②. 7.5×10-7
（2） ①. S2 ②. 3.0×10-6
【解析】(1) [1]由图可知，相邻亮条纹间距为
[2]根据条纹间距公式可得
(2)[1]当玻璃板紧贴挡板放置时，光线通过玻璃板后会产生光程差，由于玻璃对光的折射率大于空气，光在玻璃中传播的速度较慢，因此通过玻璃板的光线的光程增大，由乙图可知，干涉条纹向右移动，说明光线通过S2处玻璃板后的光程比S1长，所以S2处玻璃较厚；
[2]由乙图可知，条纹移动了两个条纹间距，则，
代入数据解得
3. （2025年5月山西三模） 某同学用图示装置做“用双缝干涉测量光的波长”的实验，光源采用的是小白炽灯泡。
（1）光具座上标注为a、b、c的仪器依次为___________。
A. 滤光片、双缝和单缝B. 滤光片、单缝和双缝
C. 单缝、滤光片和单缝D. 双缝、滤光片和双缝
（2）先用红色滤光片进行实验，在目镜中可以看到红色干涉条纹，若想减少从目镜中观察到的条纹个数，该同学可以___________。
A. 将单缝向双缝靠近
B. 增大遮光筒的长度
C. 减小遮光筒的长度
D. 使用间距更大的双缝
（3）取下红色滤光片，调节装置后在目镜中观察到的图样中，其中央条纹是___________（选填“白色”“黑色”“紫色”或“红色”）。
【答案】（1）B （2）B （3）白色
【解析】
（1）实验中通过滤光片获得单色光，通过单缝获得线光源，通过双缝获得相干光，可知，光具座上标注为a、b、c的仪器依次为滤光片、单缝和双缝，故选B。
（2）若像减少观察到的条纹数，即增大条纹间距，由公式
A．将单缝向双缝靠近，不能改变条纹个数，故A错误；
B．增大遮光筒的长度，可以增大条纹间距，减少观察到的条纹数，故B正确；
C．减小遮光筒的长度，可以减小条纹间距，增加观察到的条纹数，故C错误；
D．使用间距更大的双缝，可以减小条纹间距，增加观察到的条纹数，故D错误；
故选B。
（3）取下红色滤光片，调节装置后在目镜中观察到的图样中，观察到的条纹是中央条纹是白色，两边是彩色条纹。
4. ( 2025届湖北省孝感市八校三模联考)在“用双缝干涉实验测量光波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图甲），并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L，接通电源使光源正常工作，发出白光。
（1）组装仪器时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，则___________。
A．可观察到水平方向的干涉条纹
B．可观察到竖直方向的干涉条纹
C．看不到干涉现象
（2）若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中___________。
A．观察不到干涉条纹
B．可观察到明暗相间的白条纹
C．可观察到彩色条纹
（3）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
（4）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图乙所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图乙中A、B位置时，游标尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为λ=___________。分划板刻线在某条亮条纹位置时游标卡尺如图丙所示，则其读数为___________mm。
【答案】 （1） ①. B （2） ②. C （3） ③. B （4） ④. ⑤. 31.10
【解析】
【详解】（1）[1]因为该实验是双缝干涉实验，a是单缝，b是双缝，若均竖直放置，观察到的是竖直方向的干涉条纹。
故选B。
（2）[2]若取下红色滤光片，白光干涉条纹为彩色的。
故选C。
（3）[3]若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，根据条纹间距的公式
可知，需要减小双缝到屏的距离L或增大双缝间的距离d。
故选B。
（4）[4]根据题意，条纹间距为
两式联立得
[5]游标卡尺读数等于主尺读数与游标尺读数之和，所以图示读数为
5.（2025·浙江绍兴市月考）“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图所示。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 。
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 。
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
【答案】.（1）C （2）D
解析：（1）若粗调后看不到清晰的干涉条纹，看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原因是单缝与双缝不平行，要使条纹变得清晰，值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行。故选C。
（2）根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝ldλ可知，要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离l，减小双缝的间距d，故选D。
6.（2025·重庆渝中区月考）如图甲所示，用双缝干涉实验装置来测量光的波长。
（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”）。
（2）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乙所示，x1＝0.045 mm。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丙所示，则相邻两条亮条纹的间距是 mm（结果保留三位有效数字）。
【答案】.（1）平行 （2）远离 （3）1.61
解析：（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，并保证单缝和双缝平行。
（2）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，则需要使条纹间距变大，根据干涉条纹间距公式Δx＝ldλ可知，需将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动。
（3）图丙所示的手轮的读数为x2＝14.5 mm＋3.0×0.01 mm＝14.530 mm，相邻两亮条纹的间距Δx＝x2－x19≈1.61 mm。
7.（2025·湖南常德模拟）某同学利用如图甲所示的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，选用的双缝间距为0.4 mm，测得屏与双缝间的距离为0.5 m，用某种单色光实验得到的干涉条纹如图乙所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺的读数如图丙中所示，则A位置对应的读数为 mm。B位置对应的读数为15.6 mm，则所测单色光的波长约为 nm（结果保留整数部分）。
【答案】.（1）AC （2）10.9 624
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、B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Δx应减小，根据相邻亮条纹间距公式Δx＝ldλ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0.1 mm，则在A位置时游标卡尺读数为xA＝10 mm＋9×0.1 mm＝10.9 mm，相邻条纹间距Δx＝15.6－10.96 mm＝0.78 mm，由Δx＝ldλ可得所测单色光的波长为λ＝d·Δxl＝4×10－4×7.8×10－40.5 m＝6.24×10－7 m＝624 nm。
8.（2025·湖北黄冈模拟）做“用双缝干涉测量光的波长”实验中，使用的双缝间距d＝0.20 mm，双缝到光屏的距离L＝600 mm，观察到的干涉条纹如图甲所示。
（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x1、x2位置时，对应的示数如图乙所示，则相邻亮纹的间距Δx＝ mm（结果保留三位小数）。
（2）计算单色光的波长的公式λ＝ （用L、d、x1、x2表示）。
（3）代入数据计算单色光的波长λ＝ m（结果保留两位有效数字）。
（4）图丙为实验装置示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，屏上O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O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
【答案】.（1）1.419 （2）d（x2－x1）4L （3）4.7×10－7 （4）A
解析：（1）螺旋测微器读数为x1＝2 mm＋19.0×0.01 mm＝2.190 mm，x2＝7.5 mm＋36.5×0.01 mm＝7.865 mm，则相邻亮纹的间距Δx＝x2－x14＝1.419 mm。
（2）根据干涉条纹间距公式Δx＝ldλ可得
λ＝dlΔx＝d（x2－x1）4L。
（3）代入数据可得λ＝0.20×10－3×1.419×10－3600×10－3 m＝4.7×10－7 m。
（4）根据Δx＝ldλ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O点处的干涉条纹向左移动，故A正确。
9. (2025·八省联考云南卷，11)某同学通过双缝干涉实验测量发光二极管(LED)发出光的波长。图甲为实验装置示意图，双缝间距d＝0.450 mm，双缝到毛玻璃的距离l＝365.0 mm，实验中观察到的干涉条纹如图乙所示。
当分划板中心刻线对齐第1条亮条纹中心，手轮上的读数为x1＝2.145 mm;当分划板中心刻线对齐第5条亮条纹中心，手轮上的读数为x5＝4.177 mm。完成下列填空:
(1)相邻两条亮条纹间的距离Δx＝ mm。
(2)根据 可算出波长(填正确答案标号)。
A.λ＝Δxd B.λ＝dlΔx C.λ＝ldΔx
(3)则待测LED发出光的波长为λ＝ nm(结果保留3位有效数字)。
答案 (1)0.508 (2)B (3)626
解析 (1)相邻两条亮条纹间的距离为Δx＝x5−x14＝4.177−2.1454 mm＝0.508 mm。
(2)根据相邻两条亮条纹间的距离与光的波长关系Δx＝ldλ，可得波长为λ＝dlΔx，故B正确。
(3)待测LED发出光的波长为λ＝dlΔx＝0.450×10−3365.0×10−3×0.508×10－3 m＝6.26×10－7 m
＝626 nm。
10 洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示，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'。
(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”。
(2)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h＝0.15 mm，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22.78 mm，则该单色光的波长λ＝ 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 (1)S' (2)6×10－7 (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22.78 mm，则相邻亮条纹间距为Δx＝22.78×10−312−3 m≈2.53×10－3 m，等效双缝间的距离为d＝2h＝0.30 mm＝3.0×10－4 m，根据双缝干涉条纹间距公式有Δx＝Ddλ，则有λ＝dΔxD＝3.0×10−4×2.53×10−31.2 m≈6×10－7 m。
(3)根据双缝干涉条纹间距Δx＝Ddλ可知，仅增大D，仅减小d，仅增大波长λ，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。
实验原理
实验操作
注意事项
如图甲所示，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满足关系式Δx＝ldλ，因此，只要测出Δx、d、l即可测出波长λ。
甲
1.安装仪器(如图乙)
乙
(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。
(2)接好光源，打开开关，使白炽灯正常发光。调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。
(3)安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝的缝平行。
2.观察与记录
(1)调单缝与双缝间距为5~10 cm时，观察白光的干涉条纹。
(2)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。
(3)调节测量头，使分划板中心刻线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1;转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线与第n条亮条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数a2，则相邻两亮条纹间的距离Δx＝|a1−a2|n−1。
(4)换用不同的滤光片，测量其他色光的波长。
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。
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。
数据处理
1.条纹间距:Δx＝an−a1n−1。2.波长:λ＝dlΔx。3.测量多组数据，求λ的平均值。
误差分析
1.双缝到屏的距离l的测量存在误差。
2.测条纹间距Δx带来的误差如下:
(1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度。
(2)误认为Δx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。
单色光类别
单色光1
10.60
18.64
单色光2
8.44
18.08