高三物理复习 实验15：用双缝干涉测光的波长 新人教

实验15：用双缝干涉测光的波长一、实验目的1.观察双缝干涉的干涉图样。2.测定单色光的波长。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，通过两狭缝可以在光屏上观察到彩色条纹。2.根据Δx=λ得λ=Δx可以计算出单色光的波长。公式中d为双缝间距离，Δx为相邻两条明(暗)条纹间的距离，l为双缝到屏之间的距离，实验中d一般是已知的，所以测出l、Δx即可测出光的波长。

图3.4-6-1.3.Δx是由测量头测出的。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图3.4-6-1所示。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(如图3.4-6-2所示)，记下此时手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的条纹中心时，记下手轮上的刻度数a2，两次读数之差a就是这两条条纹间的距离，即Δx=|a1-a2|。Δx很小，直接测量时相对误差较大，通常测出n条明(暗)条纹间的距离|a2-a1|，再推算相邻两条明(暗)条纹间的距离Δx=|a2-a1|/(n-1)。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、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源、导线、刻度尺。图3.4-6-2.四、实验步骤1.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3.4-6-3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轴线到达光屏。(4)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5cm～10cm，这时，可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。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明条纹的中央，记下手轮上的读数a1,将这条明纹记作“１”；转动手轮，使分划板中心刻线移动至条纹n的中央时，记下此时手轮上的读数a2，则相邻两明条纹间距Δx=|a2-a1|/(n-1)。(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。(5)换用不同滤光片，重复实验。图3.4-6-3.五、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。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。六、误差分析光波的波长很小，Δx、l的测量对测量波长λ的影响很大，l用毫米刻度尺测量，Δx利用测量头上的游标尺测量。可利用“累积法”测n条亮纹间距，再求Δx=|a2-a1|/(n-1)，并且采用多次测量求λ的平均值的方法来进一步减小误差。.【例题】现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，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，用以测量红光的波长。(1)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，表示各光学元件的字母排列顺序应为Ｃ、____________、Ａ。(2)本实验的实验步骤有：①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；②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；③用米尺测量双缝到屏的距离；④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。在操作步骤②时还应注意_______________________________________和___________________。图3.4-6-4.【答案】(1)E、D、B(2)单缝和双缝间的距离应控制在5～10cm单缝和双缝应平行(3)13.8702.31(4)6.600×10-4(3)将测量头的分划板中心刻线与某明纹中心对齐，将该明纹定为第1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头，使分划板中心刻线与第6条明纹中心对齐，记下此时图3.4-6-6中手轮上的示数为_________mm，求得相邻明纹的间距Δx为_______mm。(4)已知双缝间距d为2.0×10-4m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算公式λ=_______，求得所测红光波长为_____________mm。图3.4-6-5图3.4-6-6..9、静夜四无邻，荒居旧业贫。。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、雨中黄叶树，灯下白头人。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:44:01PM11、以我独沈久，愧君相见频。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、故人江海别，几度隔山川。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、乍见翻疑梦，相悲各问年。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、他乡生白发，旧国见青山。。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、比不了得就不比，得不到的就不要。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、行动出成果，工作出财富。。2023/1/102023/1/1010January202317、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/109、没有失败，只有暂时停止成功！。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:44:01PM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、不知香积寺，数里入云峰。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、楚塞三湘接，荆门九派通。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。。2023/1/102023/1/1010January202317、空山新雨后，天气晚来秋。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/109、杨柳散和风，青山澹吾虑。。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:44:01PM11、越是没有本领的就越加自命不凡。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、业余生活要有意义，不要越轨。2023/1/102023/1/1010January202317、一个人即使已登上顶峰，也