教科版物理選修3-4講義第5章2．學生實驗用雙縫干涉測量光的波長Word版含答案

2.學生實驗：用雙縫干涉測量光的波長一、實驗目的1．觀察單色光和白光的雙縫干涉圖樣．2．掌握用公式Δx＝eq\f(l,d)λ測定光的波長的方法．3．會用測量頭測量條紋間的距離．二、實驗原理若雙縫到屏的距離用l表示，雙縫間的距離用d表示，相鄰兩亮條紋(或相鄰兩暗條紋)間的距離用Δx表示，則入射光的波長λ＝eq\f(dΔx,l).實驗中d是已知的，只要測出l、Δx即可計算出光的波長λ.三、實驗器材雙縫干涉儀(包括：光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光管、光屏和測量頭，其中測量頭又包括：分劃板、目鏡、手輪等)、學生電源、導線、米尺．一、實驗步驟1．把遮光管架在支架環(huán)上，其軸線與光具座的導軌基本平行．2．在遮光管的一端裝上雙縫，并轉動雙縫座，使雙縫與水平面垂直．再裝好單縫管．3．讓燈泡燈絲及透鏡中心與單縫中心等高．燈絲與單縫之間的距離約為25cm.點亮燈泡，先把透鏡移近單縫，直至在單縫面上見到燈絲的縮小像，然后把透鏡移近燈泡，直至在單縫面上形成一放大的燈絲像，若燈絲的放大像不在單縫中心，則上下或左右調節(jié)燈泡．反復調節(jié)幾次，使燈絲的放大像及縮小像均成在單縫中心．4．在遮光管的另一端裝上測量頭．在單縫管上裝上撥桿，邊觀察，邊左右移動撥桿，以調節(jié)單縫與雙縫平行，直至看到白光的干涉條紋最清晰．這時看到的彩色干涉條紋的特征是：中央為一條白色亮條紋．稱為零級亮條紋；其余各級亮條紋都是帶彩色的，彩色的排列以零級亮條紋為中心左右對稱．在第一級亮條紋中，紅色在最外側．5．測量單色光波長時，在單縫前面加上紅色或綠色濾光片即可看到紅黑相間或綠黑相間的干涉條紋，再調節(jié)目鏡，就能同時清晰地看到分劃線和干涉條紋，然后繞光軸轉動測量頭，使分劃線與干涉條紋平行，固定好測量頭后即可進行測量．6．先移動測量頭上的手輪，把分劃線對準最左邊的一條干涉亮條紋或者暗條紋，并記下它在游標尺上的讀數x1，然后轉動手輪，把分劃線移向右邊，并對準第n條(一般n可取7左右)干涉亮條紋或暗條紋，這時游標尺的讀數為xn.則相鄰兩條亮條紋或暗條紋之間的距離為Δx＝eq\f(xn－x1,n－1)待測的光波波長為λ＝eq\f(d·Δx,l)＝eq\f(d,l)·eq\f(xn－x1,n－1).7．改變雙縫中心距離d，重復上面的步驟，再測一次．二、誤差分析1．雙縫到屏的距離l的測量帶來的誤差，可選用mm刻度尺，進行多次測量求平均值的辦法減小誤差．2．條紋間距Δx可利用“累積法”測n條亮紋間距，再由Δx＝eq\f(a,n－1)求出，并且采用多次測量求λ的平均值的方法進一步減小誤差．3．分劃板刻度線和干涉條紋不平行，中心刻度線沒有位于條紋中心均會導致條紋間距Δx有誤差．三、實驗注意事項1．調節(jié)雙縫干涉儀時，要注意調節(jié)光源的高度，使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮；2．放置單縫和雙縫時，縫要相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上；3．調節(jié)測量頭時，應使分劃板中心刻線對齊條紋的中心，記下此時手輪上的讀數，轉動測量頭，使分劃板中心刻線對齊另一條紋的中心，記下此時手輪上的讀數，兩次讀數之差就表示這兩條條紋間的距離；4．不要直接測Δx，要測幾個條紋的間距計算得Δx，這樣可減小誤差；5．白光的干涉觀察到的是彩色條紋，其中白色在中央，紅色在最外層．實驗探究1實驗操作過程及儀器讀數在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中(實驗裝置如下圖)：(1)下列說法哪一個是錯誤的________．(填選項前的字母)A．調節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時，應放上單縫和雙縫B．測量某條干涉亮紋位置時，應使測微目鏡分劃板中心刻線與該亮紋的中心對齊C．為了減少測量誤差，可用測微目鏡測出n條亮紋間的距離a，求出相鄰兩條亮紋間距Δx＝eq\f(a,n－1)(2)測量某亮紋位置時，手輪上的示數如圖，其示數為______mm.【解析】(1)放上單縫和雙縫后，由于發(fā)生干涉現(xiàn)象沒法調節(jié)光源的高度，故A項錯誤．(2)按讀數規(guī)則，讀出示數為：1.5mm＋47.0×0.01mm＝1.970mm.【答案】(1)A(2)1.970實驗探究2實驗數據處理利用雙縫干涉測定單色光波長，某同學在做該實驗時，第一次分劃板中心刻度對齊A條紋中心時(圖甲)，游標卡尺的示數如圖丙所示，第二次分劃板中心刻度對齊B條紋中心時(圖乙)，游標卡尺的示數如圖丁所示，已知雙縫間距為0.5mm，從雙縫到屏的距離為1m，則圖丙中游標卡尺的示數為________mm.圖丁游標卡尺的示數為________mm.在實驗中，所測單色光的波長為________m．在本實驗中如果在雙縫上各有一個紅色和綠色濾光片，那么在光屏上將________(選填“能”或“不能”)看到明暗相間的條紋．【解析】根據游標卡尺的原理，可讀出圖丙的示數為11.4mm；圖丁的示數是16.8mm.Δy＝eq\f(16.8－11.4,4)mm＝1.35mm.又根據Δy