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实验二十用双缝干涉实验测量光的波长【实验目的】1.了解光产生稳定干涉现象的条件。2.观察白光及单色光的双缝干涉图样。3.掌握用测量头测量条纹间距的方法。4.测单色光的波长。【实验原理】1.光源发出的光经滤光片后成为单色光,单色光通过单缝后,相当于线光源,再经双缝射出的两束光即为相干光,在屏上产生稳定的干涉图样。2.由条纹间距公式Δy=λ,得λ=Δy,可以计算出光的波长,其中双缝间距d是已知的,双缝到屏的距离l可以用米尺测出,条纹间距Δy用测量头测出。【实验器材】双缝干涉仪(光具座、单缝片、双缝片、滤光片、遮光筒、光屏、光源、测量头),电源,导线,刻度尺。dldl【实验过程】1.安装双缝干涉仪:(1)先将光源(线状光源)、遮光筒、光屏依次放于光具座上,如图所示,调整光源的高度,使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮。(2)将单缝和双缝安装在光具座上,在遮光筒有光屏一端安装测量头,如图所示。①光源、单缝、双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上。②双缝与单缝平行。③调整分划板位置,使分划板中心刻线位于光屏中央。2.观察双缝干涉图样:(1)调节单缝的位置,使单缝和双缝间距离保持在5～10cm,使缝相互平行,中心大致位于遮光筒的轴线上,这时通过测量头上的目镜观察干涉条纹,若干涉条纹不清晰,可通过遮光筒上的调节长杆轻轻拨动双缝,即可使干涉条纹清晰明亮。在屏上就会看到白光的双缝干涉图样。(2)将红色(或绿色)滤光片套在单缝前面,通过目镜可看到单色光的双缝干涉条纹。(3)改变滤光片和双缝,观察干涉图样的变化。3.测量单色光波长:(1)转动测量头上的手轮,使分划板中心刻线对齐某一条亮条纹中心,记下手轮上的读数a1;转动手轮,使分划板中心刻线对齐另一条亮条纹中心,记下手轮上的读数a2。(2)测出n条亮纹间的距离a=a2-a1,进而求出相邻两条亮条纹间距离:Δy=。(3)双缝间的距离d是已知的,双缝到屏的距离l用米尺测出,利用表达式λ=Δy求单色光的波长。(4)换用不同颜色的滤光片重复上述步骤,并求出相应的波长。dlan1【误差分析】1.刻度尺和测量头出现的读数误差对实验结果的影响很大;因此采取多测几条条纹间距和多次测量取平均值的办法减小误差。2.单缝、双缝不是严格相互平行,其中心没有位于遮光筒的轴线上以及单缝到双缝的距离不是严格相等造成误差。应尽量把单缝、双缝调平行,调节单缝到双缝的距离相等并使它们的中心大致位于遮光筒的轴线上。【实验改进】应用双棱镜进行干涉实验1.实验器材:钠光灯、双棱镜、可调狭缝、凸透镜、毛玻璃屏、测微目镜、读数显微镜、白炽灯、氦氖激光器、短焦距扩束透镜、光具座、滑块等。2.实验原理:双棱镜是由玻璃制成的等腰三角形棱镜,有两个非常小的小棱角(约1°)和一个非常大的钝角。其干涉光路如图所示,经钠光灯N照明,从狭缝S发出的单色光经双棱镜B折射后形成两束相干光,它们相当于从狭缝S的两个虚像S1和S2射出的两束相干光,在两束光的重叠区域发生干涉,结果在观察屏P上形成等间距的明暗交替的直线状干涉条纹。3.实验光路:实验光路如图所示,N是钠光灯,S为宽度可调的狭缝,B是双棱镜(镶嵌在一金属框内,棱脊方位可微调),E是测微目镜,L为凸透镜。为了便于调节和测量,将所有仪器、元件都安装在光具座上。双棱镜干涉实验与双缝干涉实验的原理基本相同,不同之处在于双棱镜干涉是以两个虚像为两个相干光源代替两条狭缝,两个虚像光源之间的距离即为狭缝之间的距离,其他情况基本相同。