物理一輪復(fù)習(xí)課件34.6實(shí)驗(yàn)二用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)

1、二、實(shí)驗(yàn)原理 1.光源發(fā)出的復(fù)色光經(jīng)濾光片成為單色光，單色光經(jīng)過單縫時(shí)，單縫相當(dāng)于線光源，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，我們通過光屏可以觀察到明暗相間的干涉條紋，若用白光照射，通過兩狹縫可以在光屏上觀察到彩色條紋。 2.根據(jù)x= 得= x可以計(jì)算出單色光的波長(zhǎng)。公式中d為雙縫間距離，x為相鄰兩條明(暗)條紋間的距離，l為雙縫到屏之間的距離，實(shí)驗(yàn)中d一般是已知的，所以測(cè)出l、x即可測(cè)出光的波長(zhǎng)。,圖3.4-6-1,學(xué)案6 實(shí)驗(yàn)(二)：用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.觀察雙縫干涉的干涉圖樣。 2.測(cè)定單色光的波長(zhǎng)。,3.x是由測(cè)量頭測(cè)出的。 測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，如圖 3.4-6-

2、1所示。 轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，分劃板會(huì)左右移動(dòng)。測(cè)量時(shí)，應(yīng)使 分劃板中心刻線對(duì)齊條紋的中心(如圖3.4-6-2所示)， 記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a1，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板向一 側(cè)移動(dòng)，當(dāng)分劃板中心刻線對(duì)齊另一條相鄰的條紋 中心時(shí)，記下手輪上的刻度數(shù)a2，兩次讀數(shù)之差a就 是這兩條條紋間的距離，即x=|a1-a2|。 x很小，直接測(cè)量時(shí)相對(duì)誤差較大，通常測(cè)出n 條明(暗)條紋間的距離|a2-a1|，再推算相鄰兩條明(暗) 條紋間的距離x=|a2-a1|/(n-1)。 三、實(shí)驗(yàn)器材 雙縫干涉儀，包括光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭，另外還有學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺。,圖3.4-6-2,四、

3、實(shí)驗(yàn)步驟 1.觀察雙縫干涉圖樣 (1)將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如圖3.4-6-3所示。 (2)接好光源，打開開關(guān)， 使燈絲正常發(fā)光。 (3)調(diào)節(jié)各器件的高度， 使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線 到達(dá)光屏。 (4)安裝雙縫和單縫，中心 大致位于遮光筒的軸線上，使雙縫與單縫平行，二者間距約5cm10cm，這時(shí)，可觀察白光的干涉條紋。 (5)在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋。 2.測(cè)定單色光的波長(zhǎng) (1)安裝測(cè)量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋。 (2)使分劃板中心刻線對(duì)齊某條明條紋的中央，記下手輪上的讀數(shù)a1,將這條明紋記作“”；轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線移動(dòng)至條紋n的中

4、央時(shí)，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a2，則相鄰兩明條紋間距x=|a2-a1|/(n-1)。 (3)用刻度尺測(cè)量雙縫到光屏間距離l(d是已知的)。 (4)重復(fù)測(cè)量、計(jì)算，求出波長(zhǎng)的平均值。 (5)換用不同濾光片，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。,圖3.4-6-3,五、注意事項(xiàng) 1.雙縫干涉儀是比較精密的儀器，應(yīng)輕拿輕放，不要隨便拆卸遮光筒、測(cè)量頭等元件。 2.濾光片、單縫、雙縫、目鏡等如有灰塵，應(yīng)用擦鏡紙或干凈軟布輕輕擦拭。 3.安裝時(shí)，注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且豎直。 4.光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近。 5.調(diào)節(jié)的基本依據(jù)是：照在像屏上的光很弱，主要是由

5、于燈絲與單縫、雙縫、測(cè)量頭與遮光筒不共軸所致；干涉條紋不清晰，一般的主要原因是單縫與雙縫不平行。 六、誤差分析 光波的波長(zhǎng)很小，x、l 的測(cè)量對(duì)測(cè)量波長(zhǎng)的影響很大，l 用毫米刻度尺測(cè)量，x利用測(cè)量頭上的游標(biāo)尺測(cè)量。可利用“累積法”測(cè)n條亮紋間距，再求x=|a2-a1|/(n-1)，并且采用多次測(cè)量求的平均值的方法來進(jìn)一步減小誤差。,【例題】現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光 學(xué)元件，如圖3.4-6-4所示，要把它們放在光具座上組裝成雙縫干涉裝置， 用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng)。 (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

6、序應(yīng)為、_、。 (2)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟有： 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； 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； 用米尺測(cè)量雙縫到屏的距離； 用測(cè)量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器)測(cè)量數(shù)條亮紋間的距離。 在操作步驟時(shí)還應(yīng)注意_和 _。,圖3.4-6-4,【答案】(1) E、D、B (2)單縫和雙縫間的距離應(yīng)控制在510 cm 單縫和雙縫應(yīng)平行 (3) 13.870 2.31 (4) 6.60010-4,(3)將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某明紋中心對(duì)齊，將該明紋定為第1條明紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖3.4-6-5所示。然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線與第6條明紋中心對(duì)齊，記下此時(shí)圖3.4-6-6中手輪上的示數(shù)為_mm，