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1、第二节 实验:用双缝干涉测量光的波长一､实验目的1.观察白光及单色光的干涉图样.2.测定单色光的波长.二､实验原理三､实验器材光源､滤光片､单缝遮光筒､光屏及光具座,如下图所示.四､实验过程1.观察光的干涉图样(1)按照上图所示的装置安装好仪器.(2)接通电源,闭合开关,使灯丝正常发光.(3)调整各器件的高度,使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏.(4)安装单缝和双缝,中心大致位于遮光筒的轴线上,使双缝与单缝平行,两者之间距离约为5cm—10cm,这时可观察白光的干涉条纹.(5)在单缝和光源之间放上滤光片,观
2、察单色光的干涉条纹.2.测定单色光的波长(1)安装好测量头､调节至可清晰观察到干涉条纹.(2)条纹间距用测量头测出,如图测量头由分划板,目镜,手轮等构成,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某条亮条纹中心,记下此时手轮上的读数a1,转动手轮,使分划板中心刻线移至另一条亮条纹中央,记下此时手轮的读数a2;并记下两次测量的亮(或暗)条纹数n.则相邻两条亮(或暗)条纹间距(3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l.(4)将l､Δx代入公式求出光的波长λ.(5)重复测量,计算,求出波长的平均值.(6
3、)换用不同颜色的滤光片,观察干涉条纹的异同,求出相应的波长.五､实验误差分析1.l的测量误差本实验中双缝到光屏的距离较长,l的测量误差不太大,但也应选用毫米刻度尺测量.并用多次测量求出平均值的办法减小实验误差.2.测量条纹间距Δx带来的误差.(1)干涉条纹没有调到最清晰的程度.(2)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.(3)测量多条亮条纹间距时读数不准确.六､注意事项1.放置单缝和双缝时,必须使缝平行.2.要保证光源､滤光片､单缝､双缝和光屏的中心轴在遮光筒的轴线上.3.测量头的分划板
4、中心刻线要对准条纹的中心.4.要多测几条亮条纹(或暗)中心间的距离,再求Δx.典例分析一､实验仪器的选择与使用例1:用双缝干涉测光的波长,实验中采用双缝干涉仪,它包括以下元件:A.白炽灯B.单缝片C.光屏D.双缝E.滤光片(其中双缝和光屏连在遮光筒上)(1)把以上元件安装在光具座上时,正确的排列顺序是:A________(A已写好).(2)正确调节后,在屏上观察到红光干涉条纹,用测量头测出10条红亮纹间的距离为a;改用绿色滤光片,其他条件不变,用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b,则一定有________大
5、于___________.EBDCab解析:双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为光源､滤光片､单缝､双缝､屏,或把它们全部倒过来,因本题第一项已给填好,故答案是惟一的.由知,波长越长,条纹越宽,间距越大,或由干涉条纹的特征均可得出a一定大于b.二､实验过程和数据处理例2:在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,装置如下图所示.双缝间的距离d=3mm.(1)若测定红光的波长,应选用___________色的滤光片.实验时需要测定的物理量有:__________________和_______________
6、________________.红双缝到屏的距离Ln条亮(或暗)条纹的距离a(2)若测得双缝与屏之间距离为0.70m,通过测量头(与螺旋测微器原理相似,手轮转动一周,分划板前进或后退0.500mm)观察到第1条亮纹的位置如下图(a)所示,观察第5条亮纹的位置如下图(b)所示.则可求出红光的波长λ=_________m.(保留一位有效数字)7×10-7解析:(1)若测定红光的波长,应用红光进行干涉实验,即选用红色滤光片,这样通过滤光片的就只有红光,实验双缝到屏的距离Ln条亮(或暗)条纹的距离a.(2)图中(
7、a)的示数为0,(b)图示数为0.650mm.梯度练习基础强化1.某同学做双缝干涉实验时,按要求安装好实验装置后,在光屏上却观察不到干涉图样,这可能的原因()A.光源发出的光束太强B.单缝与双缝不平行C.没有安装滤光片D.光束的中心轴与遮光筒的轴线不一致,相差较大答案:BD2.“用双缝干涉测光的波长”的实验中,为使光屏上单色光的条纹间距减小些,可采用的措施是()A.换用缝距大些的双缝片B.换用缝距小些的双缝片C.适当调大双缝与屏之间的距离D.适当调小双缝与屏之间的距离答案:AD3.在利用测量头测量条纹宽度时
8、,应使分划板中心刻线最好()A.与亮条纹的边缘对齐B.与暗条纹的边缘对齐C.与亮条纹的中心位置对齐D.与暗条纹的中心位置对齐答案:C4.在双缝干涉实验中,双缝的作用是()A.遮住过于强烈的光B.使白光变成单色光C.形成两个振动情况相同的光源D.使光发生折射答案:C5.右图所示为双缝干涉实验中产生的条纹图样,甲图为用光甲进行实验的图样,a为中央亮条纹.乙为换用另一种单色光乙进行实验的图样,a′为中央亮条纹,则以下说
