实验15：用双缝干涉测光的波长.ppt

实验15 用双缝干涉测光的波长 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 二 实验原理1 光源发出的复色光经滤光片成为单色光 单色光经过单缝时 单缝相当于线光源 经双缝产生稳定的干涉图样 我们通过光屏可以观察到明暗相间的干涉条纹 若用白光照射 通过两狭缝可以在光屏上观察到彩色条纹 2 根据 x 得 x可以计算出单色光的波长 公式中d为双缝间距离 x为相邻两条明 暗 条纹间的距离 l为双缝到屏之间的距离 实验中d一般是已知的 所以测出l x即可测出光的波长 图3 4 6 1 3 x是由测量头测出的 测量头由分划板 目镜 手轮等构成 如图3 4 6 1所示 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3 4 6 2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a就是这两条条纹间的距离 即 x a1 a2 x很小 直接测量时相对误差较大 通常测出n条明 暗 条纹间的距离 a2 a1 再推算相邻两条明 暗 条纹间的距离 x a2 a1 n 1 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 毛玻璃屏 测量头 另外还有学生电源 导线 刻度尺 图3 4 6 2 四 实验步骤1 观察双缝干涉图样 1 将光源 遮光筒 毛玻璃屏依次安放在光具座上 如图3 4 6 3所示 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 使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏 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 2 测定单色光的波长 1 安装测量头 调节至可清晰观察到干涉条纹 2 使分划板中心刻线对齐某条明条纹的中央 记下手轮上的读数a1 将这条明纹记作 转动手轮 使分划板中心刻线移动至条纹n的中央时 记下此时手轮上的读数a2 则相邻两明条纹间距 x a2 a1 n 1 3 用刻度尺测量双缝到光屏间距离l d是已知的 4 重复测量 计算 求出波长的平均值 5 换用不同滤光片 重复实验 图3 4 6 3 五 注意事项1 双缝干涉仪是比较精密的仪器 应轻拿轻放 不要随便拆卸遮光筒 测量头等元件 2 滤光片 单缝 双缝 目镜等如有灰尘 应用擦镜纸或干净软布轻轻擦拭 3 安装时 注意调节光源 滤光片 单缝 双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上 并使单缝 双缝平行且竖直 4 光源灯丝最好为线状灯丝 并与单缝平行且靠近 5 调节的基本依据是 照在像屏上的光很弱 主要是由于灯丝与单缝 双缝 测量头与遮光筒不共轴所致 干涉条纹不清晰 一般的主要原因是单缝与双缝不平行 六 误差分析光波的波长很小 x l的测量对测量波长 的影响很大 l用毫米刻度尺测量 x利用测量头上的游标尺测量 可利用 累积法 测n条亮纹间距 再求 x a2 a1 n 1 并且采用多次测量求 的平均值的方法来进一步减小误差 例题 现有毛玻璃屏A 双缝B 白光光源C 单缝D和透红光的滤光片E等光学元件 如图3 4 6 4所示 要把它们放在光具座上组装成双缝干涉装置 用以测量红光的波长 1 将白光光源C放在光具座最左端 依次放置其他光学元件 由左至右 表示各光学元件的字母排列顺序应为 2 本实验的实验步骤有 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 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 用米尺测量双缝到屏的距离 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 时还应注意 和 图3 4 6 4 答案 1 E D B 2 单缝和双缝间的距离应控制在5 10cm单缝和双缝应平行 3 13 8702 31 4 6 600 10 4 3 将测量头的分划板中心刻线与某明纹中心对齐 将该明纹定为第1条明纹 此时手轮上的示数如图3 4 6 5所示 然后同方向转动测量头 使分划板中心刻线与第6条明纹中心对齐 记下此时图3 4 6 6中手轮上的示数为 mm