实验四 双缝干涉课件.ppt

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1、实验四双缝干涉实验目的1.了解光波产生稳定干涉现象的条件.2.观察日光及单色光的双缝干涉图样.3.测定单色光的波长.仪器和用具光具座、白炽灯光源、J2515型双缝干涉实验仪实验原理1.光通过双缝干涉仪上的单缝和双缝后，得到振动情况完全相同的光，它们在双缝后面的空间互相叠加，会发生干涉现象.如果用单色光照射，在屏上会得到明暗相间的条纹;如果用白光照射，可在屏上观察到彩色条纹.2.本实验要测单色光的波长，单色光通过双缝干涉后产生明暗相同的等间距直条纹，条纹的间距与相干光源的波长有关，设双缝宽d，双缝到屏间的距离为L，相干光源的波长为λ，则产生干涉图样中相邻两条亮(或

2、暗)条纹之间的距离，由此得:，因此只要测得d、L、Δx即可测得波长.相干光源的产生用“一分为二”的方法，用单缝取单色光，再通过双缝，单色光由滤光片获得.Δx的测量可用测量头完成，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，通过测量头可清晰看到干涉条纹，分划板上中心有刻线，以此为标准，并根据手轮的读数可求得Δx，由于Δx较小，可测出几条亮(或暗)条纹的间距a，则相邻亮条纹间的距离仪器结构1.灯泡2.照明透镜3.遮光饭4.滤色片及片座5.单狭缝及缝座6.单缝管7.拔杆8.遮光管9.接长管10.测量头11.游标尺12.滑块13.手轮14.目镜15.半圆形支架环16.光具座1.光

3、源及照明系统：包括灯泡、照明透镜、滤色片、单缝。照明透镜用f=50mm的双凸透镜。单缝是用真空镀铬工艺刻制在玻璃片上的。单缝安装在单缝管的前端．单缝管上有拨杆调节机构，左右移动拨杆，单缝可以绕光轴转动以调节单缝与双缝平行．2.双缝管双缝座是一个圆形座。双缝嵌在座中心的长方形槽孔里，双缝中心位于座的轴线上。3．观察系统由毛玻璃屏(即光屏)和目镜组成．在毛玻璃屏上的干涉条纹可以用眼睛直接观察或用目镜放大观察。4．测量头测量头包括目镜、游标尺、分划板、滑块、手轮等。目镜可以前后调焦，分划板上刻有分划线。目镜，游标尺中的游标、分划板都固定在滑块上。转动手轮，滑块在滑座内

4、左右移动，同时带动目镜、游标、分划板移动，在视场中可以看到分划线与干涉条纹作相对移动，移动的距离可以从游标尺上读出。5．遮光管遮光管是一根钢管，另外附有一根胶木的接长管。单缝管、双缝座、测量头等部安装在遮光管上，遮光管的轴线为干涉仪的光轴．仪器安装凋节1.把两个半园形支架环等高地固定在光具座的滑块上。遮光管架在支架环上，并使它的轴线与光具座的导轨基本平行。2.在遮光管的一端装上双缝座，双缝基本上与水平面垂直．再在双缝的外面套上单缝管，双缝座固定螺钉嵌在单缝管的定位槽孔里，这时，单、双缝基本平行．3.在单缝前端的光具座滑块上装上照明透镜及灯泡灯泡灯丝与单缝之间的距

5、离大约为25cm)．点亮灯泡，用两次成像法调节光源．透镜、单缝中心共轴．然后把透镜固定在离开灯丝5cm的地方．4.遮光管的另一端装上观察系统．慢慢地左右移动拨杆。调节单缝与双缝平行，直至看到最清晰的于涉条纹．5.测量单色光波长时，要卸下观察系统，换上测量头，在单缝前面加上滤色片。先调节目镜、在视场中能同时清晰地看到分划线和干涉条纹，然后绕光轴转动测量头．使三根垂直方向的分划线与干涉条坟平行，固定好测量头后即可进行观察或测量。实验方法1．观察白光干涉现象用白炽灯泡作光源，仪器安装调节第4步或第5步完毕．即可看到白光干涉现象(若用测量头观察时，游标读数调节在10mm

6、左右)：在视场中可以看到彩色的干涉条纹，其中央为一条白色亮条纹，称为零级亮条纹，其余各级亮条纹都是带彩色的。彩色的排列以零级亮条纹中心左右对称。在第一级亮条纹中，红色在最外侧.2．观察单色光干涉现象看到自光干涉条纹后，在单缝前面加上红色或绿色滤色片即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹．3．测量单色光的波长仪器安装调节第5步结束，即可进行测量．先转动测量头上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条干涉亮条纹或者暗条纹，并记下它在游标尺上的读数X1，然后转动手轮，把分划线移向右边，并对准第n条(一般n可取7左右)干涉亮条纹或晴条纹,这时游标尺的读数为Xn，令a=Xn-X

7、1则相邻两条亮条纹或暗条纹之问的距离为待测的光波波长为：式中d为双缝中心距．其数值剡在双缝座上，一块为0.250mm，另一块为0.200mm。L为双缝至光屏(即分划板)之间的距离，当遮光管未加接长管时，L=600mm，当遮光管加上接长管后L=700mm，为了减少测量误差，X1、Xn的读数应该重复测量几次，计算时取平均值．另外，分划线对准干涉条纹时，应把干涉条纹嵌在其中两根分划线之间，中心分划线和条纹对齐。实验步骤(1)将光源、单缝、遮光管、毛玻璃屏依次安放在光具座上.(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，使光源灯丝发出的一束光能沿轴线

8、到达光屏.(4)安装双缝