第十二章 实验十四 用双缝干涉测量光波长

三、实验器材双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)，另外还有学生电源、导线、刻度尺．四、实验步骤1．观察干涉条纹(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上．如图实

－14

－2所示．图实－14

－2(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，使双缝与单缝的缝平行，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亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮纹；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a2，将该条纹记为第n条亮纹．(3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)．(4)重复测量．3．光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近．4．照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰的一般原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节．七、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．[例1]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，要把它们放在如图实－14

－3所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．实验器材和实验步骤图实－14

－3(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_________．(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图实－14

－4甲所示．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图实－14

－4乙中手轮上的示数________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为________mm.图实－14

－4(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__________nm.[解析]

(1)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，因此应填：E、D、B.(2)单缝与双缝的间距为5cm～10cm，使单缝与双缝相互平行．(3)图甲的读数为2.320mm，图乙的读数为13.870mm，[答案]

(1)E、D、B(2)单缝与双缝的间距为5cm～10cm使单缝与双缝相互平行(3)13.870

2.310

(4)

6.6×102

实验数据的处理[例2]

用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离d的大小恰好是图实－14

－5中游标卡尺的读数，如图丁所示；双缝到毛玻璃间的距离的大小由图中的毫米刻度尺读出，如图丙所示；实验时先移动测量头(如图甲)上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹(如图乙所示)，并记下螺旋测微器的读数x1(如图戊所示)，然后转动手轮，把分划线向右移动，直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器的读数x2(如图己所示)，由以上测量数据求该单色光的波长．图实－14

－5[答案]

8×10－7m某同学设计了一个测定激光的波长的实验装置如图实－14－6(a)所示，激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒，感光片的位置上出现一排等