1、13.413.4实验实验用双缝用双缝干涉干涉测量光的波长测量光的波长一、实验原理一、实验原理双缝干涉的两个相邻亮（暗）条纹的距离双缝干涉的两个相邻亮（暗）条纹的距离x与波长与波长、双缝的间距双缝的间距d及双缝到屏的距离及双缝到屏的距离L满足满足实验：用双缝测量光的波长实验：用双缝测量光的波长二、实验装置及器材二、实验装置及器材光具座、光源、滤光光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测光筒、毛玻璃屏、测量头，学生电源、导量头，学生电源、导线、刻度尺线、刻度尺光源光源滤光片滤光片单缝单缝双缝双缝 遮光筒遮光筒屏屏实验步骤：实验步骤：（1）如图所示，把直径约）如图所示
2、，把直径约10cm、长约、长约1m的遮光筒水的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏；玻璃屏；（2）取下双缝，打开光源，调节光源的高度，使它）取下双缝，打开光源，调节光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮；发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮；（3）放好单缝和双缝，单缝和双缝间距离约为）放好单缝和双缝，单缝和双缝间距离约为5cm10cm，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上,这时在屏上就会看到白光的双缝干涉图样；这时在屏上就会看到白光的双缝干涉图样；（4）在单缝和
3、光源间放上滤光片，观察单色光的双）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的双缝干涉图样；缝干涉图样；1.观察双缝干涉图样观察双缝干涉图样2.测定单色光的波长测定单色光的波长(1)安装好测量头安装好测量头 调节至可清晰观察到干涉条纹调节至可清晰观察到干涉条纹.(2)条纹间距用测量头测出条纹间距用测量头测出,如图测量头由分划板如图测量头由分划板,目镜目镜,手轮等手轮等构成构成,转动手轮转动手轮,分划板会左右移动分划板会左右移动,测量时应使分划板中心测量时应使分划板中心刻线对齐某条亮条纹中心刻线对齐某条亮条纹中心,记下此时手轮上的读数记下此时手轮上的读数a1,转动转动手轮手轮,使分划板中心刻线移至另一
4、条亮条纹中央使分划板中心刻线移至另一条亮条纹中央,记下此时记下此时手轮的读数手轮的读数a2;并记下两次测量的亮条纹数并记下两次测量的亮条纹数n.则相邻两条亮则相邻两条亮(或暗或暗)条纹间距条纹间距21|.1aaxn 216XXx d=xL(3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l.(4)将将l x代入公式代入公式求出光的波长求出光的波长.(5)重复测量重复测量,计算计算,求出波长的平均值求出波长的平均值.(6)换用不同颜色的滤光片换用不同颜色的滤光片,观察干涉条纹的异同观察干涉条纹的异同,求出相应的求出相应的波长波长.,lxd 实验误差分析实验误差分析1.l的测量误差
5、的测量误差 本实验中双缝到光屏的距离较长本实验中双缝到光屏的距离较长,l的测量误差不太大的测量误差不太大,但也但也应选用毫米刻度尺测量应选用毫米刻度尺测量.并用多次测量求出平均值的办法并用多次测量求出平均值的办法减小实验误差减小实验误差.2.测量条纹间距测量条纹间距x带来的误差带来的误差.(1)干涉条纹没有调到最清晰的程度干涉条纹没有调到最清晰的程度.(2)分划板刻线与干涉条纹不平行分划板刻线与干涉条纹不平行,中心刻线没有恰好位于条中心刻线没有恰好位于条纹中心纹中心.(3)测量多条亮条纹间距时读数不准确测量多条亮条纹间距时读数不准确.注意事项注意事项1.放置单缝和双缝时放置单缝和双缝时,必须使
6、缝平行必须使缝平行.2.要保证光源要保证光源 滤光片滤光片 单缝单缝 双缝和光屏的中心轴在遮光双缝和光屏的中心轴在遮光筒的轴线上筒的轴线上.3.测量头的分划板中心刻线要对准条纹的中心测量头的分划板中心刻线要对准条纹的中心.应用实例应用实例你能计算出两条纹的间距吗？你能计算出两条纹的间距吗？某同学利用双缝干涉实验装置测定某一光的波长，某同学利用双缝干涉实验装置测定某一光的波长，已知双缝间距为已知双缝间距为d，双缝到屏的距离为，双缝到屏的距离为L,将测量头将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，并将的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，并将该条纹记为第一亮条纹，其示数如图所示该条纹记为第
7、一亮条纹，其示数如图所示,此时的示此时的示数数x1=mm。然后转动测量头，使分划板中心。然后转动测量头，使分划板中心刻线与第刻线与第n亮条纹的中心对齐，测出第亮条纹的中心对齐，测出第n亮条纹示数亮条纹示数为为x2。由以上数据可求得该光的波长表。由以上数据可求得该光的波长表达式达式=（用给出的（用给出的字母符号表示）。字母符号表示）。0.776)n(L)xx(d112 02530 2035mm练习练习1、在在用双缝干涉测光的波长用双缝干涉测光的波长的实验中，装置如的实验中，装置如图，双缝间的距离图，双缝间的距离d=3mm （1）若测定红光的波长，应选用）若测定红光的波长，应选用 色的滤光色的滤光
8、片，实验时需要测定的物理量有：片，实验时需要测定的物理量有：和和 。红红双缝到屏的距离双缝到屏的距离Ln条条纹间距条条纹间距a光源光源滤光片滤光片单缝单缝双缝双缝 遮光筒遮光筒屏屏练习练习2、（2）若测得双缝与屏之间距离）若测得双缝与屏之间距离0.70m，通过测量头，通过测量头（与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前（与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退进或后退0.500mm）观察第）观察第1条亮纹的位置如图（条亮纹的位置如图（a）所示，观察第所示，观察第5条亮纹的位置如图（条亮纹的位置如图（b）所示，则可求）所示，则可求出红光的波长出红光的波长=m.（保留一位有效数字）
9、（保留一位有效数字）01015200400101 234 5图（图（a）图（图（b）710-7解见下页解见下页 （2）解）解:m103mm3m7003 d,.L由读数得由读数得m10506mm65004 .a则则m10625115m10506144 .nax 由公式由公式m107m700103106251734 .Ldx 题目题目巩固练习1用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图图中是光源，是光屏，它们之间的、分别是图中是光源，是光屏，它们之间的、分别是_、_（选填单缝、双缝、滤光片）（选填单缝、双缝、滤光片）2、利用双缝干涉仪来测光的波长，实验装置包括以下主要
10、元、利用双缝干涉仪来测光的波长，实验装置包括以下主要元件：件：A、白炽灯，、白炽灯，B、单缝片，、单缝片，C、光屏及测量头，、光屏及测量头，D、双缝，、双缝，E、遮光筒，、遮光筒，F、滤光片。把以上元件安装在光具座上时，正确、滤光片。把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是的排列顺序是（1）A （A已填好）。已填好）。（2）正确调节后，在屏上观察到红光干涉条纹，用测量头测）正确调节后，在屏上观察到红光干涉条纹，用测量头测出出10条红亮条纹间距为条红亮条纹间距为a；改用绿色滤光片，其它条件不变，；改用绿色滤光片，其它条件不变，用测量头测出用测量头测出10条绿亮条纹间距为条绿亮条纹间距为b，则
11、一定有，则一定有a _b（填（填“大于大于”、“小于小于”、或、或“等于等于”）滤光片滤光片双缝双缝FBDEC大于大于3.现有毛玻璃屏现有毛玻璃屏A,双缝双缝B 白光光源白光光源C 单缝单缝D和透红光的和透红光的滤光片滤光片E等光学元件等光学元件,要把它们放在下图所示的光具座上组要把它们放在下图所示的光具座上组装成双缝干涉装置装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长用以测量红光的波长.(1)将白光光源将白光光源C放在光具座最左端放在光具座最左端,依次放置其他光学元件依次放置其他光学元件,由左至右由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为表示各光学元件的字母排列顺序应为C _ A.E D B (2)
12、本实验的实验步骤有本实验的实验步骤有:取下遮光筒左侧的元件取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度调节光源高度,使光束能直接沿遮使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮光筒轴线把屏照亮;按合理顺序在光具座上放置各光学元件按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上位于遮光筒的轴线上;用米尺测量双缝到屏的距离用米尺测量双缝到屏的距离;用测量头用测量头(其读数方法同螺旋测微器其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距测量数条亮纹间的距离离.在操作步骤在操作步骤时还应注意时还应注意_和和_.单缝与双缝的间距为单缝与双缝的间距为5 cm10 cm 使单缝与双缝相互平行使单缝
13、与双缝相互平行 (3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮将该亮纹定为第纹定为第1条亮纹条亮纹,此时手轮上的示数如下图甲所示此时手轮上的示数如下图甲所示.然后同然后同方向转动测量头方向转动测量头,使分划板中心刻线与第使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐条亮纹中心对齐,记下此时下图乙中手轮上的示数记下此时下图乙中手轮上的示数_mm,求得相求得相邻亮纹的间距为邻亮纹的间距为x为为_mm.13.8702.310(4)已知双缝间距已知双缝间距d为为2.010-4 m,测得双缝到屏的距离测得双缝到屏的距离l为为0.700 m,由计算公式由计算公式=_,
14、求得所测红光波长为求得所测红光波长为_nm.dxl6.6102 4 4、如图所示是双缝干涉仪，其中、如图所示是双缝干涉仪，其中A A是白炽电灯（光源）是白炽电灯（光源）、B B是滤光片、是滤光片、E E是遮光筒、是遮光筒、F F是毛玻璃光屏是毛玻璃光屏图中图中C C是是_，D D是是_，C C、D D间距离大约间距离大约是是_cm_cm 如 果 撤 去 滤 光 片 如 果 撤 去 滤 光 片B B，在 屏 上 看 到 的 是，在 屏 上 看 到 的 是_，与，与D D正中相对的位置出现的是正中相对的位置出现的是_，两侧是，两侧是_如果把黄色滤光片换成绿色滤光片，在屏上观察到的如果把黄色滤光片换成绿色滤光片，在屏上观察到的条纹间距将变条纹间距将变_计算光的波长的公式是计算光的波长的公式是=_=_，式中各物理量，式中各物理量的意义是的意义是_ _ 单缝单缝 双缝双缝5-10彩色干涉条纹彩色干涉条纹 白色亮条纹白色亮条纹 彩色条纹彩色条纹 变窄变窄=dX/l
