實驗：用雙縫干涉測量光的波長

1、113.4 13.4 實驗：用雙縫干涉實驗：用雙縫干涉測量光的波長測量光的波長2一一.實驗目的實驗目的1.觀察雙縫干涉的干涉圖樣觀察雙縫干涉的干涉圖樣2.測定單色光的波長測定單色光的波長 如圖所示的雙縫實驗中，屏離開擋板越遠，條如圖所示的雙縫實驗中，屏離開擋板越遠，條紋間的距離越大，另一方面，實驗所用光波的波長紋間的距離越大，另一方面，實驗所用光波的波長越大，條紋間的距離也越大，這是為什么？越大，條紋間的距離也越大，這是為什么？r2-r1=dsinX=LtanLsin當兩列波的路程差為波長的整當兩列波的路程差為波長的整數(shù)倍，即數(shù)倍，即dx/L=k（k=0,1,2)時才會出現(xiàn)亮條紋，亮條紋位時才

2、會出現(xiàn)亮條紋，亮條紋位置為：置為：X=kL/dS1S2P1Plr1r2dx二二.實驗原理實驗原理dLx 4三三.數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理：n=5 x=a/(n-1)a1nadlx) 1( nladlxdn條亮條紋間的距離條亮條紋間的距離a用累積法用累積法(減小偶然誤差減小偶然誤差)dlx lxd條紋間距條紋間距5四四.實驗裝置實驗裝置雙縫干涉儀雙縫干涉儀(由光具座、光源、濾光片、單由光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭組縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭組成成)、學生電源、導線、刻度尺等、學生電源、導線、刻度尺等五五.實驗器材實驗器材61結構結構:由分劃板、目鏡、手輪等構成由分

3、劃板、目鏡、手輪等構成六六.測量頭使用方法測量頭使用方法15205100202515圖（丙）第第 1 1 條條時讀數(shù)時讀數(shù)第第 4 4 條條時讀數(shù)時讀數(shù)1520510030354045圖（乙）7 2.使用方法使用方法:轉動手輪轉動手輪,分劃板會左、右移分劃板會左、右移動動.測量時測量時,應使應使分劃板中心刻線分劃板中心刻線對齊對齊條紋的條紋的中心中心(如圖所示如圖所示),記下此時手輪上的讀數(shù)記下此時手輪上的讀數(shù)a1;轉動手輪轉動手輪,使分劃板向一側移動使分劃板向一側移動,當分劃板中當分劃板中心刻線對齊另一條相鄰的心刻線對齊另一條相鄰的條紋中心條紋中心時時,記下記下手輪上的刻度數(shù)手輪上的刻度數(shù)a

4、2,兩次讀數(shù)之差就是這兩條條兩次讀數(shù)之差就是這兩條條紋間的距離紋間的距離,即：即：1-12naax81觀察干涉條紋觀察干涉條紋(1)將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上具座上.如圖所示如圖所示七七.實驗步驟實驗步驟(2)接好光源接好光源,打開開關打開開關,使燈絲正常發(fā)光使燈絲正常發(fā)光(3)調節(jié)各器件的高度調節(jié)各器件的高度,使光源發(fā)出的光能沿軸使光源發(fā)出的光能沿軸線到達光屏線到達光屏9(4)安裝雙縫和單縫安裝雙縫和單縫,中心大致位于遮光筒的中心大致位于遮光筒的軸線上軸線上,使雙縫與單縫的縫平行使雙縫與單縫的縫平行,二者間距約二者間距約5 cm10 cm,

5、這時可觀察白光的干涉條紋這時可觀察白光的干涉條紋(5)在單縫和光源間放上濾光片在單縫和光源間放上濾光片,觀察單色光的觀察單色光的干涉條紋干涉條紋102.測定單色光的波長測定單色光的波長(3)用刻度尺測量雙縫到光屏用刻度尺測量雙縫到光屏的的距離距離l (d已知已知)(1)安裝測量頭安裝測量頭,調節(jié)清晰觀察調節(jié)清晰觀察到干涉條紋到干涉條紋(2)使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋的中央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(shù)記下手輪上的讀數(shù)a1,將該條紋記為第將該條紋記為第1條亮紋條亮紋;轉動手輪轉動手輪,使分劃板中心刻線移至另一亮條紋使分劃板中心刻線移至另一亮條紋的中央的中央,記下此時手

6、輪上的讀數(shù)記下此時手輪上的讀數(shù)a2,該條紋記為第該條紋記為第n條亮紋條亮紋(4)改變改變d和和l,重復測量重復測量11數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 1.條紋間距條紋間距2.波長波長1-12naax) 1()-(12nldaalxda12-aaan條亮條紋間的距離條亮條紋間的距離a12觀看實驗視頻13八八. .注意事項注意事項1 1放置單縫和雙縫時，必須使縫平放置單縫和雙縫時，必須使縫平行行2 2要保證光源、濾光片、單縫、雙縫要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一條軸線上和光屏的中心在同一條軸線上3 3測量頭的中心刻線要對應著亮測量頭的中心刻線要對應著亮( (或或暗暗) )紋的中心紋的中心4 4要

7、多測幾個亮紋要多測幾個亮紋( (或暗紋或暗紋) )中心間的中心間的距離，再求距離，再求x x. .5 5調節(jié)的基本依據(jù)是：照在像屏上的調節(jié)的基本依據(jù)是：照在像屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫、測量頭與遮光筒不共軸所致；干縫、測量頭與遮光筒不共軸所致；干涉條紋不清晰一般是因為單縫與雙縫涉條紋不清晰一般是因為單縫與雙縫不平行不平行14（3 3）分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻）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線沒有恰好位于條紋中心 （4 4）測量多條亮條紋間的距離時讀數(shù)不準確，）測量多條亮條紋間的距離時讀數(shù)不準確，此間距中的條紋數(shù)未

8、數(shù)清此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清 九九. .誤差分析誤差分析1 1雙縫到屏的距離雙縫到屏的距離L L的測量存在誤差的測量存在誤差2 2測條紋間距測條紋間距x x帶來的誤差：帶來的誤差：(1)(1)干涉條紋沒有調整到最清晰的程度干涉條紋沒有調整到最清晰的程度(2)(2)誤認為誤認為x x為亮為亮( (暗暗) )條紋的寬度條紋的寬度15十十.幾種單色光的干涉條紋幾種單色光的干涉條紋16練習練習:如圖所示雙縫干涉儀如圖所示雙縫干涉儀,其中其中A是白熾電是白熾電燈燈(光源光源)、B是濾光片、是濾光片、E是遮光筒、是遮光筒、F是毛是毛玻璃光屏玻璃光屏(1)圖中圖中C是是_,D是是_,C、D間間距離大約是距離大

9、約是_cm單縫單縫 雙縫雙縫5-10cm17(2)本實驗的步驟有：本實驗的步驟有：取下遮光筒左側的元件取下遮光筒左側的元件,調節(jié)光源高度調節(jié)光源高度,使使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；按合理順序在光具座上放置各光學元件按合理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，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上;用米尺測量雙縫到屏的距離用米尺測量雙縫到屏的距離;用測量頭用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量測量數(shù)條亮紋間的距離數(shù)條亮紋間的距離.在操作步驟在操作步驟時還應注意時還應注意_和和_。單縫和雙縫間距單縫和雙縫間距5cm

10、10cm 使單縫與雙縫相互平行使單縫與雙縫相互平行 18練習練習:如圖所示雙縫干涉儀如圖所示雙縫干涉儀,其中其中A是白熾電燈是白熾電燈(光源光源)、B是濾光片、是濾光片、E是遮光筒、是遮光筒、F是毛玻璃是毛玻璃光屏光屏(3)如果撤去濾光片如果撤去濾光片B,在屏上看到的是在屏上看到的是_,與與D正中相對的位置出現(xiàn)的是正中相對的位置出現(xiàn)的是_,兩側是兩側是_.(4)如果把黃色濾光片換成綠色濾光片如果把黃色濾光片換成綠色濾光片,在屏上在屏上觀察到的條紋間距將變觀察到的條紋間距將變_(5)計算光的波長的公式是計算光的波長的公式是=_.彩色干涉條紋彩色干涉條紋 白色亮條紋白色亮條紋 彩色條紋彩色條紋 變

11、窄變窄 =dx/l19(6).如圖所示如圖所示,讓一束單色光射到一個單孔屏時讓一束單色光射到一個單孔屏時,光從光從小孔出來小孔出來,射到兩個小孔離得很近的雙孔屏上射到兩個小孔離得很近的雙孔屏上,這時這時像屏上出現(xiàn)了明暗相間的干涉條紋像屏上出現(xiàn)了明暗相間的干涉條紋,當移動像屏時當移動像屏時,以下說法正確的是以下說法正確的是( )A.當像屏向雙孔屏略微移動時當像屏向雙孔屏略微移動時,像屏上的條紋變得像屏上的條紋變得模糊不清模糊不清B.當像屏遠離雙孔屏略微移動時當像屏遠離雙孔屏略微移動時,像屏上的條紋變像屏上的條紋變得模糊不清得模糊不清C.當像屏向雙孔屏略微移動時當像屏向雙孔屏略微移動時,像屏上的條

12、紋仍然清晰像屏上的條紋仍然清晰D.當像屏遠離雙孔屏略微移動時當像屏遠離雙孔屏略微移動時,像屏上的條紋仍然清晰像屏上的條紋仍然清晰單色光單孔屏雙孔屏像屏CD20練習練習.用螺旋測微器的測量頭用螺旋測微器的測量頭,調節(jié)分劃調節(jié)分劃板的位置板的位置,使分劃板的中心刻線對齊第使分劃板的中心刻線對齊第一條亮紋的中心一條亮紋的中心,此時螺旋測微器的讀此時螺旋測微器的讀數(shù)是數(shù)是 ;將中心刻線向一側移動到第將中心刻線向一側移動到第六條亮紋中心位置六條亮紋中心位置, 讀出的讀數(shù)是讀出的讀數(shù)是4.158mm, 相鄰兩條紋間距相鄰兩條紋間距 x= .2.已知雙縫間距已知雙縫間距d=1.5mm,雙縫到光屏雙縫到光屏的

13、距離的距離L=1.00m, 波長波長 = nm.1.758mm0.480mm=dx/l7.210-7m21練習練習.用游標卡尺用游標卡尺(10分度分度)的測量頭的測量頭,調節(jié)調節(jié)分劃板的位置分劃板的位置,使分劃板的中心刻線對使分劃板的中心刻線對齊第齊第1條亮紋的中心條亮紋的中心(圖圖B),此時讀數(shù)此時讀數(shù)是是 ;將中心刻線向一側移動到第將中心刻線向一側移動到第6條亮紋中心位置條亮紋中心位置(圖圖C),讀出的讀數(shù)讀出的讀數(shù)是是 ; 相鄰兩條紋間距相鄰兩條紋間距 x= .2.已知雙縫間距已知雙縫間距d=0.2mm,雙縫到光雙縫到光屏的距離屏的距離L=0.60m, 波長波長 = nm.19.4mm1

14、.8mm=dx/l6.010-7m28.4mm22練習練習.用游標卡尺用游標卡尺(10分度分度)的測量頭的測量頭,調調節(jié)分劃板的位置節(jié)分劃板的位置,使分劃板的中心刻線使分劃板的中心刻線對齊第對齊第1條亮紋的中心條亮紋的中心(圖圖B),此時讀數(shù)此時讀數(shù)是是 ;將中心刻線向一側移動到第將中心刻線向一側移動到第6條亮紋中心位置條亮紋中心位置(圖圖C),讀出的讀數(shù)讀出的讀數(shù)是是 ; 相鄰兩條紋間距相鄰兩條紋間距 x= .2.已知雙縫間距已知雙縫間距d=0.2mm,雙縫到光雙縫到光屏的距離屏的距離L=0.60m, 波長波長 = nm.19.4mm1.8mm=dx/l6.010-7m28.4mm23練習練

15、習:在在“用雙縫干涉測量光的波長用雙縫干涉測量光的波長”實驗中，實驗裝置如圖所示實驗中，實驗裝置如圖所示(1)以下幾點中你認為正確的是以下幾點中你認為正確的是A.燈絲和單縫及雙縫必須平行放置燈絲和單縫及雙縫必須平行放置B.干涉條紋與雙縫垂直干涉條紋與雙縫垂直C.干涉條紋疏密程度與雙縫寬度有關干涉條紋疏密程度與雙縫寬度有關D.干涉條紋間距與光的波長有關干涉條紋間距與光的波長有關ACD24(2)如果測量頭中的分劃板中心刻線與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干涉條紋不在同一方向上,如圖所示如圖所示.則則在這種情況下測量干涉條紋的間距在這種情況下測量干涉條紋的間距x時時,測量值測量

16、值_實際值實際值.(填填“大大于于”、“小于小于”或或“等于等于”)由幾何知識可知測量頭的由幾何知識可知測量頭的讀數(shù)讀數(shù)大于大于條紋間的實際距離條紋間的實際距離若其他讀數(shù)無誤差若其他讀數(shù)無誤差,則波長則波長測量值測量值偏大偏大=dx/l25練習練習:在雙縫干涉實驗中在雙縫干涉實驗中,若單縫若單縫S從雙縫從雙縫S1、S2的中央對稱軸的位置稍微向上移動的中央對稱軸的位置稍微向上移動,則則( )A.不會產(chǎn)生干涉條紋不會產(chǎn)生干涉條紋B.仍然產(chǎn)生干涉條紋仍然產(chǎn)生干涉條紋,且中央亮紋且中央亮紋P的位置的位置不變不變C.仍然產(chǎn)生干涉條紋仍然產(chǎn)生干涉條紋,中央亮紋中央亮紋P的位置略的位置略上移上移D.仍然產(chǎn)生

17、干涉條紋仍然產(chǎn)生干涉條紋,中央亮紋的位置略下中央亮紋的位置略下移移D26游標卡尺的構造游標卡尺的構造01234567890012345678910外測腳外測腳內(nèi)測腳內(nèi)測腳深度測腳深度測腳游標尺游標尺主尺主尺27(1)50分度游標尺上每一個小等分的分度游標尺上每一個小等分的長度是長度是 ,每一刻度比主尺的最每一刻度比主尺的最小刻度相差小刻度相差 ,精度是精度是 . 最大誤差最大誤差 .估讀到估讀到 位位.0.98mm0.02mm0.02mm0.01mm0.01mm游標卡尺的測量精度游標卡尺的測量精度游標卡尺的測量范圍約游標卡尺的測量范圍約 .主尺的最小分度是主尺的最小分度是 .十幾厘米十幾厘米1mm28(3)10分度游標尺上每一個小等分的分度游標尺上每一個小等分的長度是長度是 ,每一刻度比主尺的每一刻度比主尺的最小刻度相差最小刻度相差 ,準確到準確到 .最大誤差最大誤差 .估讀到估讀到 位位.0.9mm0.1mm0.1mm0.05mm0.01mm只需讀到只需讀到0.1mm,可不估讀到可不估讀到0.01mm(2)20分度游標尺上每一個小等分的分度游標尺上每一個小等分的長度是長度是 ,每一刻度比主尺的最每一刻度比主尺的最小刻度相差小刻度相差 ,精度是精度是 .最大誤差最大誤差 .估讀到估讀到 位位.0.95mm0.05mm0.05mm0.02