資源簡介

實驗:用雙縫干涉測量光的波長
學習目標　
1.掌握由 測光的波長的原理，并能測單色光波長。
2.觀察單色光的雙縫干涉圖樣，掌握測量頭測量條紋間距的方法。
問題1:雙縫干涉中相鄰亮(暗)條紋中心間距公式？
(1)測雙縫之間的距離d
(2)測縫與屏之間的距離L
(3)測相鄰亮（暗）兩條紋間的距離△x
問題2.計算波長需要測什么？
實驗:用雙縫干涉測量光的波長
一.實驗原理
如圖所示，相鄰兩條亮(暗)條紋間的距離Δx與入射光波長λ，雙縫S1、S2間距離d及雙縫與屏的距離l滿足關系式Δx＝dl/λ，因此，只要測出Δx、d、l即可測出波長λ
二.實驗裝置
毛玻璃屏
三.實驗器材:光具座,光源,濾光片,單縫,雙縫,遮光筒,毛玻璃屏,測量頭,學生電源,導線,刻度尺,(或凸透鏡)
測量頭分類：
分劃板(一塊小板),目鏡,螺旋測微器（或游標卡尺）,手輪(轉動手輪時,分劃板會左右移動)
游標卡尺式測量頭
螺旋測微器式測量頭
測量頭結構：
測量頭使用方法：
使分劃板的中心刻線與第1條亮（或暗）條紋的中心對齊，記下此時手輪上的讀數a1，然后轉動手輪,使分劃板中心刻線移動至第n條亮（或暗）條紋的中心對齊,再次記下手輪上的讀數a2 .則相鄰亮（或暗）條紋的中心間距為：
(1)將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。(2)接好光源，打開開關，使白熾燈正常發光。調節各部件的高度，使光源燈絲發出的光能沿軸線到達光屏。(3)安裝單縫和雙縫，中心位于遮光筒的軸線上，使雙縫和單縫的縫平行。
四.實驗步驟
2.觀察與記錄(1)調單縫與雙縫間距為5～10 cm時，觀察白光的干涉條紋。(2)在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋。(3)調節測量頭，使分劃板中心刻度線對齊第1條亮條紋的中心，記下手輪上的讀數a1；轉動手輪，使分劃板向一側移動，當分劃板中心刻度線與第n條相鄰的亮條紋中心對齊時，記下手輪上的刻度數a2，則相鄰兩亮條紋間的距離Δx
(4)換用不同的濾光片，測量其他色光的波長。
2.使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋的中央，記下手輪上的讀數a1，將該條紋記為第1條亮紋；轉動手輪，使分劃板中心刻線移動至另一亮條紋的中央，記下此時手輪上的讀數a2，將該條紋記為第n條亮紋，則相鄰兩亮條紋間距：
測量頭的讀數
1.安裝測量頭，調節至可清晰觀察到干涉條紋。
五、數據處理
六.注意事項
1.雙縫干涉儀應輕拿輕放,不要隨便拆解，記住儀器擺放順序
2.濾光片、單縫、雙縫、目鏡等如有灰塵，應用擦鏡紙輕輕擦去。
4.單縫、雙縫平行且豎直，間距大約5～10 cm。
3.光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上
5.若出現在光屏上的光很弱（無條紋），由于不共軸所致
6.若干涉條紋不清晰，與單縫和雙縫是否平行有很大關系
7.測量頭在使用時應使中心刻度線對應著亮(暗)條紋的中心
8.光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行靠近。
7.誤差分析1.雙縫到屏的距離l的測量存在誤差。2.測條紋間距Δx帶來的誤差如下：(1)干涉條紋沒有調整到最清晰的程度。(2)誤認為Δx為亮(暗)條紋的寬度。(3)分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于條紋中心。(4)測量多條亮條紋間的距離時讀數不準確，此間距中的條紋數未數清。
1.某同學利用如圖甲所示的裝置測量某種單色光的波長。實驗時，接通電源使光源正常發光；調整光路，從目鏡中可以觀察到干涉條紋。回答下列問題：
(1)若想增加目鏡中觀察到的條紋個數，該同學可________。A.將單縫靠近雙縫 B.將屏靠近雙縫C.將屏遠離雙縫 D.使用間距更大的雙縫(2)某次測量時，雙縫的間距為0.300 mm，測得屏與雙縫間的距離為1.20 m，當分劃板的中心刻線對準第1條亮條紋的中心時讀數x1＝2.310 mm，對準第5條亮條紋的中心時讀數如圖乙所示，則讀數x2＝________mm，所測單色光的波長為________nm。
2.在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中，實驗裝置如圖4所示。
(1)單縫寬度為h，雙縫間距為d，雙縫與屏距離為l，當采取下列四組數據中的哪一組時，可能在光屏上觀察到清晰可辨的干涉條紋________(填正確答案標號)。A.h＝10 mm，d＝0.2 mm，l＝10 cmB.h＝10 mm，d＝10 mm，l＝80 cmC.h＝1 mm，d＝0.2 mm，l＝80 cmD.h＝1 mm，d＝10 mm，l＝10 cm(2)當測量頭中的分劃板中心刻線對齊某條紋的中心時，手輪上的示數如圖5所示，讀數為________mm。
(3)如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，如圖6所示。則在這種情況下波長的測量值________(填“大于”“小于”或“等于”)實際值。
(1)通過洛埃德鏡在屏上可以觀察到明暗相間的干涉條紋，這和雙縫干涉實驗得到的干涉條紋一致。如果S被視為其中的一個縫，________相當于另一個“縫”。(2)實驗中已知單縫S到平面鏡的垂直距離h＝0.15 mm，單縫到光屏的距離D＝1.2 m，觀測到第3個亮條紋中心到第12個亮條紋中心的間距為22.78 mm，則該單色光的波長λ＝________m(結果保留1位有效數字)。(3)以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離________。A.將平面鏡稍向上移動一些B.將平面鏡稍向右移動一些C.將光屏稍向右移動一些D.將光源由紅色光改為綠色光
3.洛埃德提出了一種更簡單的觀察干涉的裝置。如圖所示，單色光從單縫S射出，一部分入射到平面鏡后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上兩光束交疊區域里將出現干涉條紋。單縫S通過平面鏡成的像是S′。
【例1】4.光片E等光學元件，要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉實驗裝置，用以測量紅光的波長。
(1)將白光光源C放在光具座最左端，
依次放置其他光學元件，由左到右，
表示各光學元件的字母排列順序應C、______、_____、_____、A。
E
D
B
(2)本實驗的步驟有：
①取下遮光筒左側的元件，調節光源高度，使光束能沿遮光筒的軸線把屏照亮；
②按合理的順序在光具座上放置各光學元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；
③用刻度尺測量雙縫到屏的距離；
④用測量頭(其讀數方法同螺旋測微器)測量數條亮條紋間的距離。
在操作步驟②時還應注意______________________________________
和_______________________________。
放置單縫、雙縫時，必須使縫平行
單縫、雙縫間的距離要適當
（3）利用雙縫干涉測定單色光波長時，第一次分劃板中心刻線對齊A條紋中心(圖甲)，游標卡尺的示數如圖丙所示，第二次分劃板中心刻線對齊B條紋中心(圖乙)，游標卡尺的示數如圖丁所示。已知雙縫間距為0.5 mm，從雙縫到屏的距離為1 m，則圖丙中游標卡尺的示數為________mm，可得相鄰兩亮條紋的間距Δx＝________mm，所測單色光的波長為___________m。
11.4
1.35
6.75×10－7

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