实验15：用双缝干涉测光波长(精品).ppt

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1、实验15：用双缝干涉测光的波长 一、实验目的一、实验目的 1.观察双缝干涉的干涉图样。观察双缝干涉的干涉图样。2.测定单色光的波长。测定单色光的波长。二、实验原理二、实验原理 1.光源发出的复色光经滤光片成为单色光，单色光经过单光源发出的复色光经滤光片成为单色光，单色光经过单缝时，单缝相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，我们缝时，单缝相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，我们通过光屏可以观察到明暗相间的干涉条纹，若用白光照射，通通过光屏可以观察到明暗相间的干涉条纹，若用白光照射，通过两狭缝可以在光屏上观察到彩色条纹。过两狭缝可以在光屏上观察到彩色条纹。2.根据根据x=得得=x可以计算出单

2、色光的波长。公式中可以计算出单色光的波长。公式中d为双缝间距离，为双缝间距离，x为相邻两条明为相邻两条明(暗暗)条纹间的距离，条纹间的距离，l为双缝到为双缝到屏之间的距离，实验中屏之间的距离，实验中d一般是已知的，所以测出一般是已知的，所以测出l、x即可测即可测出光的波长。出光的波长。图图3.4-6-1 3.x是由测量头测出的。是由测量头测出的。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图3.4-6-1所示。所示。转动手轮，分划板会左右移动。测量时，应使转动手轮，分划板会左右移动。测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心分划板中心刻线对齐条纹的中心(如图如图3.

3、4-6-2所示所示)，记下此时手轮上的读数记下此时手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板向一，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的条纹侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的条纹中心时，记下手轮上的刻度数中心时，记下手轮上的刻度数a2，两次读数之差，两次读数之差a就就是这两条条纹间的距离，即是这两条条纹间的距离，即x=|a1-a2|。x很小，直接测量时相对误差较大，通常测出很小，直接测量时相对误差较大，通常测出n条明条明(暗暗)条纹间的距离条纹间的距离|a2-a1|，再推算相邻两条明，再推算相邻两条明(暗暗)条纹间的距离条纹间的距离x=|a2-a1|/(n-1)。三、实

4、验器材三、实验器材 双缝干涉仪，包括光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、双缝干涉仪，包括光具座、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。毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源、导线、刻度尺。图图3.4-6-2 四、实验步骤四、实验步骤 1.观察双缝干涉图样观察双缝干涉图样 (1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图3.4-6-3所示。所示。(2)接好光源，打开开关，接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。使灯丝正常发光。(3)调节各器件的高度，调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线使光源

5、灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。到达光屏。(4)安装双缝和单缝，中心安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝平行，二者间距约大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝平行，二者间距约5cm10cm，这时，可，这时，可观察白光的干涉条纹。观察白光的干涉条纹。(5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。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。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明条纹的中央，记下手轮上的读数使分划板中心刻线对齐某条明条纹的中央，记下手轮上的

6、读数a1,将这条明将这条明纹记作纹记作“”；转动手轮，使分划板中心刻线移动至条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至条纹n的中央时，记下此时手的中央时，记下此时手轮上的读数轮上的读数a2，则相邻两明条纹间距，则相邻两明条纹间距x=|a2-a1|/(n-1)。(3)用刻度尺测量双缝到光屏间距离用刻度尺测量双缝到光屏间距离l(d是已知的是已知的)。(4)重复测量、计算，求出波长的平均值。重复测量、计算，求出波长的平均值。(5)换用不同滤光片，重复实验。换用不同滤光片，重复实验。图图3.4-6-3 五、注意事项五、注意事项 1.双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆卸遮光双缝干涉仪是比较精

7、密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆卸遮光筒、测量头等元件。筒、测量头等元件。2.滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸或干净软布滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸或干净软布轻轻擦拭。轻轻擦拭。3.安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直。的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直。4.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。5.调节的基本依据是：照在像屏上的光很弱，主要是由于灯丝与单调节的基本依据是：照在像屏上的光很弱，主要

8、是由于灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰，一般的主要缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰，一般的主要原因是单缝与双缝不平行。原因是单缝与双缝不平行。六、误差分析六、误差分析 光波的波长很小，光波的波长很小，x、l 的测量对测量波长的测量对测量波长的影响很大，的影响很大，l 用毫米用毫米刻度尺测量，刻度尺测量，x利用测量头上的游标尺测量。可利用利用测量头上的游标尺测量。可利用“累积法累积法”测测n条条亮纹间距，再求亮纹间距，再求x=|a2-a1|/(n-1)，并且采用多次测量求，并且采用多次测量求的平均值的方的平均值的方法来进一步减小误差。法来进一步减小误差

9、。【例题例题】现有毛玻璃屏现有毛玻璃屏A、双缝、双缝B、白光光源、白光光源C、单缝、单缝D和透红光的滤光片和透红光的滤光片E等光等光 学元件，如图学元件，如图3.4-6-4所示，要把它们放在光具座上组装成双缝干涉装置，所示，要把它们放在光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。用以测量红光的波长。(1)将白光光源将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表表 示各光学元件的字母排列顺序应为示各光学元件的字母排列顺序应为、_、。(2)本实验的实验步骤有：本实验的实验步骤有：取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接

10、沿遮光筒轴线把取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把 屏照亮；屏照亮；按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒 的轴线上；的轴线上；用米尺测量双缝到屏的距离；用米尺测量双缝到屏的距离；用测量头用测量头(其读数方法同螺旋测微器其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。测量数条亮纹间的距离。在操作步骤在操作步骤时还应注意时还应注意_和和 _。图图3.4-6-4【答案答案】(1)E、D、B (2)单缝和双缝间的距离应控制在单缝和双缝间的距离应控制在510 cm 单缝和双缝应平行单缝和双缝应

11、平行 (3)13.870 2.31 (4)6.60010-4 (3)将测量头的分划板中心刻线与某明纹中心对齐，将该明纹定为将测量头的分划板中心刻线与某明纹中心对齐，将该明纹定为第第1条明纹，此时手轮上的示数如图条明纹，此时手轮上的示数如图3.4-6-5所示。然后同方向转动测量所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第头，使分划板中心刻线与第6条明纹中心对齐，记下此时图条明纹中心对齐，记下此时图3.4-6-6中手中手轮上的示数为轮上的示数为_mm，求得相邻明纹的间距，求得相邻明纹的间距x为为_mm。(4)已知双缝间距已知双缝间距d为为2.010-4 m，测得双缝到屏的距离，测得双缝到屏的距离l 为为0.700 m，由计算公式，由计算公式=_，求得所测红光波长为，求得所测红光波长为_mm。图图3.4-6-5图图3.4-6-6