4　实验：用双缝干涉测量光的波长.docx

13.4实验：用双缝干涉测量光的波长 导学案一、实验目的1了解光波产生稳定干涉图样的条件2观察白光及单色光的双缝干涉图样3掌握用公式x测定波长的方法4会用测量头测量条纹间距离二、实验原理1相邻明纹(暗纹)间的距离x与入射光波长之间的定量关系推导如图1341所示，双缝间距d，双缝到屏的距离l.双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0.对屏上与P0距离为x的一点P，两缝与P的距离PS1r1，PS2r2.在线段PS2上作PMPS1，则S2Mr2r1，因dl，三角形S1S2M可看作直角三角形有：r2r1dsin (令S2S1M)图1341则：xltan lsin 有：r2r1d若P处为亮纹，则dk，(k0,1,2，)解得：xk.(k0,1,2，)相邻两亮纹或暗纹的中心距离：x.2测量原理由公式x可知，在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；l是双缝到屏的距离，可以测出，那么，只要测出相邻两明条纹(或相邻两暗条纹)中心间距x，即可由公式x计算出入射光波长的大小3条纹间距x的测定如图1342甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与干涉条纹平行，然后转动手轮，使分划板向左(向右)移动至分划板的中心刻线与条纹的中心对齐，如图1342乙所示记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出n个亮纹间的距离a，可求出相邻两亮纹间的距离x.图1342三、实验器材双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺一、实验步骤1按图1343所示安装仪器图13432将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的中心轴线上3使光源发光，在光源和单缝之间加红(绿)色滤光片，让通过后的条形光斑恰好落在双缝上，通过遮光筒上的测量头，仔细调节目镜，观察单色光的干涉条纹，撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩色条纹)4加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，分划板的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下手轮的读数，然后继续转动使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐另一条纹中心，记下此时手轮读数和移过分划板中心刻度线的条纹数n.5将两次手轮的读数相减，求出n条亮纹间的距离a，利用公式x，算出条纹间距，然后利用公式x，求出此单色光的波长(d仪器中已给出，l可用米尺测出)来源:Zxxk.Com6换用另一滤光片，重复步骤3、4、5，并求出相应的波长来源:Zxxk.Com二、误差分析来源:Zxxk.Com本实验为测量性实验，因此应尽一切办法减少有关测量的误差1双缝到屏的距离l的测量误差因本实验中双缝到屏的距离非常长，l的测量误差不太大，但也应选用毫米刻度尺测量，并用多次测量求平均值的办法减小相对误差2测条纹间距x带来的误差(1)干涉条纹没有调到最清晰的程度(2)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(3)测量多条亮条纹间距时读数不准确学习过程（一）：【导读】请同学们仔细阅读教材P53，完成学习目标如右图，与两缝S1、S2之间的距离d相比，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略。两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0.双缝到屏的距离OP0=l.【导思】（1） 若屏上P1点是亮条纹，请问P1 S1P1 S2应该满足什么条件？挡板屏lP0P1S1S2激光束（2） 设P1 P0相距为x,入射的激光的波长为，来源:Z.xx.k.Com试着推导x,l,d之间的关系（3） 相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距x= （4） 测波长的公式为= （5） 根据测波长的公式，预计实验时所用的器材有哪些？ 来源:Z&xx&k.Com来源:Z。xx。k.Com（6） 改变什么条件可以增大相邻亮条纹的距离以便于测量？（7） 不同颜色的单色光的干涉条纹会有什么不同？请你作出猜想，并在后面的实验中验证。【典例1】用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d=0.1mm,双缝到屏的距离为L=6.0m，测得屏上干涉条纹中相邻亮纹间距是3.8cm，氦氖激光器发出的红光的波长是多少？假如把真个装置放在折射率是的水中，这时屏上的条纹间距是多少？【解析】【点拨】要记住相邻两个亮条纹间的距离公式x=，并明确各量的物理意义。【导练】OQS1S2PL从点光源发出的白光，经过透镜后成一平行光束，垂直照射到挡板P上，板上开有两条靠的很近的平行狭缝S1、S2，如图所示，在屏Q上可看到干涉条纹，图中O点是屏上与两狭缝等距离的一点，则（ ）A、 干涉条纹是黑白的，O点是亮点B、 干涉条纹是黑白的，O点是暗点C、 干涉条纹是彩色的，O点是亮点.D、 干涉条纹是彩色的，O点是暗点【提示】白光是复色光学习过程（二）：实验实验注意事项：（1）调节双缝干涉仪时，要注意调节光源的高度，使它发出的一束光能沿着遮光筒的轴线把屏照亮（2）放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上（3）调节测量头时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划