实验：用双缝干涉测量光的波长

1用双缝干涉测量光的波长2一.实验目的1.观察双缝干涉的干涉图样2.测定单色光的波长如图所示的双缝实验中，屏离开挡板越远，条纹间的距离越大，另一方面，实验所用光波的波长越大，条纹间的距离也越大，这是为什么？r2-r1=dsinθX=Ltanθ≈Lsinθ当两列波的路程差为波长的整数倍，即dx/L=±kλ（k=0,1,2…)时才会出现亮条纹，亮条纹位置为：X=±kLλ/dS1S2P1Plr1r2dxθ二.实验原理即：相邻两个明（或暗）条纹间距离为：dLx4三.数据处理：n=5x=a/(n-1)a1nadlx)1(nladlxdn条亮条纹间的距离a用累积法(减小偶然误差)dlxlxd条纹间距5四.实验装置双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、刻度尺等．五.实验器材61．结构:由分划板、目镜、手轮等构成．六.测量头使用方法15205100202515图（丙）第1条时读数第4条时读数1520510030354045图（乙）72.使用方法:转动手轮,分划板会左、右移动.测量时,应使分划板中心刻线对齐条纹的中心(如图所示),记下此时手轮上的读数a1;转动手轮,使分划板向一侧移动,当分划板中心刻线对齐另一条相邻的条纹中心时,记下手轮上的刻度数a2,两次读数之差就是这两条条纹间的距离,即：1-12naax81．观察干涉条纹(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上.如图所示．七.实验步骤(2)接好光源,打开开关,使灯丝正常发光．(3)调节各器件的高度,使光源发出的光能沿轴线到达光屏．9(4)安装双缝和单缝,中心大致位于遮光筒的轴线上,使双缝与单缝的缝平行,二者间距约5cm~10cm,这时可观察白光的干涉条纹．(5)在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹．102.测定单色光的波长(3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d已知)(1)安装测量头,调节清晰观察到干涉条纹．(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央,记下手轮上的读数a1,将该条纹记为第1条亮纹;转动手轮,使分划板中心刻线移至另一亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数a2,该条纹记为第n条亮纹．(4)改变d和l,重复测量．11数据处理1.条纹间距2.波长1-12naax)1()-(12nldaalxda12-aaan条亮条纹间的距离a12八.注意事项1．放置单缝和双缝时，必须使缝平行．2．要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上．3．测量头的中心刻线要对应着亮(或暗)纹的中心．4．要多测几个亮纹(或暗纹)中心间的距离，再求Δx.5．调节的基本依据是：照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行．13（3）分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心（4）测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清九.误差分析1．双缝到屏的距离L的测量存在误差．2．测条纹间距Δx带来的误差：(1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度．(2)误认为Δx为亮(暗)条纹的宽度．14红光的条纹间距最大，紫光的最小。1.红光的波长最长，紫光的波长最短。2.波长越长，频率越小；波长越短，频率越大。3.光的颜色由频率决定十.几种单色光的干涉条纹15练习:如图所示双缝干涉仪,其中A是白炽电灯(光源)、B是滤光片、E是遮光筒、F是毛玻璃光屏．(1)图中C是_________,D是________,C、D间距离大约是_________cm．单缝双缝5---10cm16(2)本实验的步骤有：①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;③用米尺测量双缝到屏的距离;④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离.在操作步骤②时还应注意________________和________________________。单缝和双缝间距5cm~10cm使单缝与双缝相互平行17练习:如图所示双缝干涉仪,其中A是白炽电灯(光源)、B是滤光片、E是遮光筒、F是毛玻璃光屏．(3)如果撤去滤光片B,在屏上看到的是____________,与D正中相对的位置出现的是_____________,两侧是______________.(4)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_______．(5)计算光的波长的公式是=___________.彩色干涉条纹白色亮条纹彩色条纹变窄λ=d△x/l18(6).如图所示,让一束单色光射到一个单孔屏时,光从小孔出来,射到两个小孔离得很近的双孔屏上,这时像屏上出现了明暗相间的干涉条纹,当移动像屏时,以下说法正确的是()A.当像屏向双孔屏略微移动时,像屏上的条纹变得模糊不清B.当像屏远离双孔屏略微移动时,像屏上的条纹变得模糊不清C.当像屏向双孔屏略微移动时,像屏上的条纹仍然清晰D.当像屏远离双孔屏略微移动时,像屏上的条纹仍然清晰单色光单孔屏双孔屏像屏CD19练习.用螺旋测微器的测量头,调节分划板的位置,使分划板的中心刻线对齐第一条亮纹的中心,此时螺旋测微器的读数是;将中心刻线向一侧移动到第六条亮纹中心位置,读出的读数是4.158mm,相邻两条纹间距x=.2.已知双缝间距d=1.5mm,双缝到光屏的距离L=1.00m,波长=nm.1.758mm0.480mmλ=d△x/l7.2×10-7m20练习.用游标卡尺(10分度)的测量头,调节分划板的位置,使分划板的中心刻线对齐第1条亮纹的中心(图B),此时读数是;将中心刻线向一侧移动到第6条亮纹中心位置(图C),读出的读数是;相邻两条纹间距x=.2.已知双缝间距d=0.2mm,双缝到光屏的距离L=0.60m,波长=nm.19.4mm1.8mmλ=d△x/l6.0×10-7m28.4mm21＊练习.用游标卡尺(10分度)的测量头,调节分划板的位置,使分划板的中心刻线对齐第1条亮纹的中心(图B),此时读数是;将中心刻线向一侧移动到第6条亮纹中心位置(图C),读出的读数是;相邻两条纹间距x=.2.已知双缝间距d=0.2mm,双缝到光屏的距离L=0.60m,波长=nm.19.4mm1.8mmλ=d△x/l6.0×10-7m28.4mm22练习:在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图所示．(1)以下几点中你认为正确的是A.灯丝和单缝及双缝必须平行放置B.干涉条纹与双缝垂直C.干涉条纹疏密程度与双缝宽度有关D.干涉条纹间距与光的波长有关ACD23(2)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图所示.则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时,测量值________实际值.(填“大于”、“小于”或“等于”)由几何知识可知测量头的读数大于条纹间的实际距离．若其他读数无误差,则波长测量值偏大．λ=d△x/l24练习:在双缝干涉实验中,若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴的位置稍微向上移动,则()A.不会产生干涉条纹B.仍然产生干涉条纹,且中央亮纹P的位置不变C.仍然产生干涉条纹,中央亮纹P的位置略上移D.仍然产生干涉条纹,中央亮纹的位置略下移D25游标卡尺的构造01234567890012345678910外测脚内测脚深度测脚游标尺主尺26(1)50分度游标尺上每一个小等分的长度是,每一刻度比主尺的最小刻度相差,精度是.最大误差.估读到位.0.98mm0.02mm0.02mm0.01mm0.01mm游标卡尺的测量精度游标卡尺的测量范围约.主尺的最小分度是.十几厘米1mm27(3)10分度游标尺上每一个小等分的长度是,每一刻度比主尺的最小刻度相差,准确到.最大误差.估读到位.0.9mm0.1mm0.1mm0.05mm0.01mm只需读到0.1mm,可不估读到0.01mm(2)20分度游标尺上每一个小等分的长度是,每一刻度比主尺的最小刻度相差,精度是.最大误差.估读到位.0.95mm0.05mm0.05mm0.025mm0.01mm28练习1【23.22mm=2.322cm】50分度游标卡尺29练习2【52.12mm=5.212cm】50分度游标卡尺30练习3【20.10mm=2.010cm】50分度游标卡尺31练习4【104.05mm=10.405cm】20分度游标卡尺32练习5【20.30mm=2.030cm】20分度游标卡尺33练习6【61.70mm=6.170cm】20分度游标卡尺34练习7【29.80mm=29.8mm=2.98cm】10分度游标卡尺