5.2+科學(xué)測量：用雙縫干涉測光的波長+課件-2021-2022學(xué)年魯科版（2019）高中物理選擇性必修第一冊

第2節(jié)科學(xué)測量：用雙縫干涉測光的波長實驗器材雙縫干涉儀，即光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭。另外，還有學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺等。測量頭組裝實驗儀器：根據(jù)λ＝?x可知，本實驗需要測量的物理量是雙縫到屏的距離l和相鄰兩條亮條紋間的距離?x（雙縫間的距離d已知）。具體操作如下。l的測量雙縫到屏的距離l可以用刻度尺測出。?x的測量相鄰兩條亮條紋間的距離?x需用測量頭測出。測量頭通常有兩（圖），但都由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成。轉(zhuǎn)動手輪，分劃板會左右移動。實驗原理與設(shè)計：測量時，應(yīng)使分劃板的中心刻線與條紋的中心對齊（圖），記下此時手輪上的讀數(shù)。然后轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與另一條紋的中心對齊，再次記下手輪上的讀數(shù)。兩次讀數(shù)之差表示這兩個條紋間的距離?x。為了減小測量誤差，可測多個亮條紋間的距離，再求出相鄰兩個條紋間的距離。例如，可測出n個亮條紋間的距離a，再求出相鄰兩個亮條紋間的距離?x＝。光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片（裝在單縫前）成為單色光，把單縫照亮。單縫相當(dāng)于一個線光源，它又把雙縫照亮。來自雙縫的光在雙縫右邊的空間發(fā)生干涉。遮光筒的一端裝有毛玻璃屏，我們可以在這個屏上觀察到干涉條紋，并由λ＝?x計算出光的波長。透鏡的作用是使射向單縫的光更集中。實驗步驟：

實驗前先取下雙縫，打開光源，調(diào)節(jié)光源的高度和角度，使它發(fā)出的光束沿著遮光筒的軸線把屏照亮。然后放好單縫和雙縫。注意使單縫與雙縫相互平行，盡量使縫的中點位于遮光筒的軸線上。

做好以上調(diào)整后，在單縫與光源之間放上濾光片就可以觀察到單色光的雙縫干涉圖樣（圖）。不同雙縫、不同色光的雙縫干涉條紋

測量雙縫到屏的距離l和相鄰兩條亮條紋間的距離?x。分別改變?yōu)V光片的顏色和雙縫的距離，觀察干涉條紋的變化，并求出相應(yīng)的波長。分劃板中心刻線

設(shè)計表格記錄實驗數(shù)據(jù)。d是已知的，l和n個亮條紋間的距離a是直接測量值。由?x＝可以求出相鄰兩個亮條紋間的距離Δx。最后，根據(jù)λ＝?x算出波長。數(shù)據(jù)分析1．單縫、雙縫應(yīng)相互平行，其中心大致位于遮光筒的中心軸線上，雙縫到單縫的距離應(yīng)相等．2．測雙縫到屏的距離l時，用毫米刻度尺多次測量取平均值．3．測條紋間距Δx時，采用累積法，即用測量頭測出n條亮條紋間的距離a，求出相鄰的兩條亮條紋間的距離Δx＝.注意事項：例：現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在下圖所示光具座上組裝成雙縫干涉裝置，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(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為：______________.

(2)本實驗的步驟：①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；③用米尺測量雙縫到屏的距離；④用測量頭測量數(shù)條亮條紋間的距離．在操作步驟②時還應(yīng)注意____________________________和__________________________