第12章 实验15用双缝干涉测量光的波长

第12章 实验15用双缝干涉测量光的波长

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1、实验十五 用双缝干涉测量光的波长考纲解读1.理解双缝干涉的原理,能安装和调试仪器.2.观察入射光分别为白光和单色光时双缝干涉的图样.3.掌握利用公式Δx=λ测波长的方法.       基本实验要求规律方法总结1.实验原理如实验原理图甲所示,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

2、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.如实验原理图乙所示.2.实验器材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,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

3、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,如实验原理图丁所示.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5cm~10cm.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,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

4、第n条亮条纹,测出n个亮条纹间的距离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.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纹间的距离.(4)不要直接测Δx,要测多个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

5、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(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.考点一 对实验原理与操作的考查例1 (1)如图1所示,在“用双缝干涉测光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为①光源、②________、③________、④________、⑤遮光筒、⑥光屏.对于某种单色光,为增加相邻亮条纹(暗条纹)

6、间的距离,可采取______________或_______________的方法.图1(2)如果将灯泡换成激光光源,该实验照样可以完成,这时可以去掉的部件是________(填数字代号).(3)转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹,手轮的读数如图2甲所示.继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第10条亮条纹,手轮的读数如图乙所示.则相邻两亮条纹的间距是________mm.图2(4)如果已经量得双缝的间距是0.30mm、双缝和光屏之间的距离是900mm,则待测光的波长是________m(取三位有效数字).解析 (1)由实验原理可知②③④分别是

7、滤光片、单缝、双缝.由Δx=λ可知,要增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离,可采取的办法有:①增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒);②减小双缝之间的距离.(2)由于激光是相干光源,故可以去掉的部件是②、③.(3)甲图读数是0.045mm,乙图读数是14.535mm,它们的差值是14.490mm,中间跨越了10-1=9个亮条纹间距,所以相邻两亮条纹间距是Δx=mm=1.610mm.(4)光的波长:λ==5.37×10-7m.答案 (1)滤光片 单缝 双缝 增加双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒) 减小双缝之间的距离 (2)②③ (3)1.610 5.

8、37×10-7考点二 对仪器读数和数据处理的考查例2 在“用双缝干

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