光的双缝干涉.docx

实验八 光的双缝干涉学号：2012012838 姓名：张莹莹 一、 实验原理通过单缝的一束光线，经双缝形成一对相干光，互相叠加产生干涉现象。 根据公式 x =L/d 可算出波长d是双缝间距，L是双缝到屏的距离， x是相邻两条亮（暗）纹间隔，是单色光的波长。二、 实验器材光具座 、双缝干涉试验仪 、 电源、白炽灯 三、 仪器及结构及调试1.灯泡2.照明透镜3.遮光板4.滤色片5.单狭缝6.双狭缝7.光屏8.目镜9.出射光瞳电灯发出的光，经过滤光片后变成单色光，再经过单缝S时发生衍射，这时单缝S相当于一单色光源，衍射光波同时达到双缝S1和S2之后，S1、S2双缝相当于二个相位完全一致的单色相干光源，透过S1、S2双缝的单色光波在屏上相遇并叠加，到S1，S2距离之差是波长整数倍的位置上，两列光叠加后加强得到明条纹，在到S1、S2的距离之差为半波长的奇数倍的位置，两列光相遇后相互抵消，出现暗条纹。这样就在屏上得到了平行于双缝S1、S2的明暗相间的干涉条纹。相邻两条明条纹间的距离 与入射光波长，双缝S1、S2间距离d及双缝与屏的距离L有关，其关系为： 只要测出 、d、L即可测出波长。用白炽灯泡做光源，仪器安装调节好后，接通电源，即可用光屏和目镜观察到白光干涉现象；看到白光干涉条纹后，在单缝前面加上红色或绿色滤色片，即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹；测量单色光的波长时，首先，转动测量头上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条干涉亮条纹或暗条纹，记下其在游标尺上的读书 ，然后转动手轮，把分划线移向右边，并对准第n条干涉亮条纹或者暗条纹，一般n取57左右，此时记下游标尺的读数 ，这样可以推算出相邻两条亮条纹或者暗条纹之间的距离，所以待测单色光的光波波长为L，式中d为双缝中心距离，其数值刻在双缝，L为双缝至光屏之间的距离，当遮光管未加接长管时，L=600mm,当遮光管接上接长管时L=700mm。四、 实验内容熟悉仪器各个部分部件名称结构，作用，安装调节好实验仪器。主操作要领与安装事项。1. 观察白光的干涉现象用白炽灯做光源，调节好仪器后，接通电源，即可用光屏和目镜观察到干涉现象（若用测量头观察时，游标读数调节在10mm左右）；在视场中可以看到彩色的干涉条纹，彩色的排列以零级亮条纹为中心左右对称。在第一级亮条纹中，红色在最外侧。 2. 观察单色光干涉现象在观察到白光的干涉条纹之后，在单缝前面依次加上红色或绿色滤色片。即可以看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹，观察中你会发现：在实验装置相同的条件下（即仅是改变滤色片，仪器的各个部分均不改变）之下，红色光的干涉条纹间距与绿色光干涉条纹间距不同，3. 测量单色光光波波长 当仪器安装调节完毕，装好所要测定的单色光（红光或绿光）的滤色片，即可进行测量。首先，转动测量头上的手轮，把分划线对准最左边的一条干涉亮条纹或暗条纹，记下它在游标卡尺上的读数X1。然后，转动左手轮，把分划线移向右边，对准第n条干涉亮条纹或者暗条纹，一般n取值在57左右，此时记下游标尺的读数Xn,如图8-4所示。最后可计算出相邻两条亮条纹或暗条纹之间的距离和待测单色光的光波波长五、 实验数据处理1、L=600mm d=0.20mm 红光游标尺读数123平均值X1(mm)0.7160.6140.6540.661Xn(mm)1.7101.6501.6601.673=6748埃2、L=600mm d=0.20mm 绿光游标尺读数123平均值X1(mm)0.7541.1400.7000.865X5(mm)1.4401.7261.3401.502=5458埃3、L=600mm d=0.25mm 红光游标尺读数123平均值X10.7820.9000.6100.794Xn1.2761.4901.0901.285=6819埃游标尺读数123平均值X10.2980.7800.5340.537Xn0.8601.3501.1001.1034、L=700mm d=0.25mm 红光=6738埃六、 实验结论1、仪器在安装使用的时候，实际中遮光管容易转动，可在两个半圆形支架环上垫纸或棉花来固定。尽量使两个半圆形支架环间的距离越大，遮光管越稳定。2、在学生做实验时由于仪器已经安装完毕，学生只需进行调节即可。而学生仪器在设计时简化了仪器，即安装在光具组上的仪器已经同轴，不可移动。教师在上课时要讲明等高同轴的含义，从而促进学生初步建立等高同轴的观念。3、在单缝前端的光具座滑块上装上照明透镜及灯泡（灯泡灯丝与单缝之间距离大约为25cm）,透镜后面是遮光板。接通电源，点亮灯泡用两次成像法调节光源、透镜、单缝中心共轴。教师应简单向学生讲授顶针法和视差法，重点讲授二次成像法的定义和原理。4、在遮光管的另一端安装好观察系统，慢慢地移动（左右移动）拨杆，调节单缝与双缝平行，直至看到最清晰的干涉条纹。然后固定拨杆。在学生实验过程中，教师要知道学生如何看到最清晰的干涉条纹，并提醒学生拨杆不易固定，可通过两人合作的方式共同完成。5、学生在进行测量之前，教师要提前对学生讲授如何使用并测量，在转动手轮的过程中，要注意回程差，所以需以一定的顺序转动手轮，教师要简单讲解回程差的含义。6、在读数测量时，教师在观察学生测量后，根据观察学生结果结果，再统一讲授正确的测量距离的方法，由于明暗条纹是有宽度的，因此在明暗条纹的交界处最宜测量。7、实验结论由数据可知，d与l对实验结果测量存在影响。由于= 与d成正比与l成反比，（d为双缝中心的距离，l为双缝至屏之间的距离）。d越大，结果月不准确，l越大结果吻合越好。所以七、 注意事项1：为什么现阶段光实验要求等高同轴？不遵循等高同轴是否可以？答：因为现阶段的光学实验都是近轴光学问题，实验现象在光轴附近，因而在现阶段的实验范围内等高同轴是非常必要的。2：在调试过程中，有哪几种方法可以实现等高同轴？答：主要有三种方法。尖头棒法（顶针法，辅助棒法）二次成像法，视差法。在本实验中，由于没有尖头棒，我们可以以其中一个实验器材为的中心高度为准，粗略调试灯光光心和遮光板的高度。用二次成像法，将最亮最清晰的像成在单缝上。3：你认为本实验要想看到清晰的条文最关键的因素是什么？应如何调试？答：视野的亮的和单、双缝的平行程度。视野的亮度：可以调节透镜的位置，改变透镜的位置，可以改变视野的亮度。由于灯丝形状近似W所以要调整光源位置，使灯所发出的光最明亮。条文清晰度：单双缝平行可以调节拨杆，在效果最好的位置固定单缝。4.测量单色光波长过程中，为