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第十三章 第4节 实验理论指导 典题案例导析 智能演练提升 题型一 题型二 二 实验原理 1 相邻亮条纹 或暗条纹 间的距离 x与入射光波长 之间的定量关系推导 如图13 4 1所示 双缝间距为d 双缝到屏的距离为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ps1 r1 ps2 r2 在线段ps2上作pm ps1 则s2m r2 r1 因d l 三角形s1s2m可看做直角三角形 有 r2 r1 dsin 令 s2s1m 图13 4 1 图13 4 2 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 四 实验步骤 图13 4 3 1 将光源 遮光筒 毛玻璃光屏依次安放在光具座上 如图13 4 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 二者间距约为5 10cm 这时可观察到白光的干涉条纹 5 在单缝和光源间放上滤光片 观察单色光的干涉条纹 图13 4 4 3 用刻度尺测量双缝到光屏的距离l d是已知的 4 重复测量 计算 求出波长的平均值 5 换用不同的滤光片 重复实验 六 注意事项 1 放置单缝和双缝时 必须使缝平行 2 要保证光源 滤光片 单缝 双缝和光屏的中心在同一条轴线上 3 测量头的中心刻线要对着亮 或暗 条纹的中心 4 要多测几条亮条纹 或暗条纹 中心间的距离 再求 x 5 照在像屏上的光很弱 主要原因是灯丝与单缝 双缝 测量头与遮光筒不共轴所致 干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行 七 误差分析 1 测双缝到屏的距离l带来的误差 可通过选用毫米刻度尺 进行多次测量求平均值的办法减小误差 2 测条纹间距 x带来的误差 干涉条纹没有调到最清晰的程度 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 测量多条亮条纹间距离时读数不准确 例1 用双缝干涉测光的波长 实验中采用双缝干涉仪 它包括以下元件 a 白炽灯b 单缝片c 光屏d 双缝e 滤光片 其中双缝和光屏连在遮光筒上 1 把以上元件安装在光具座上时 正确的排列顺序是 a a已写好 答案 1 e b d c 2 ab 例2 在 用双缝干涉测光的波长 实验中 将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上 如图13 4 5甲所示 并选用缝间距d 0 2mm的双缝屏 从仪器注明的规格可知 像屏与双缝屏间的距离l 700mm 然后 接通电源使光源正常工作 图13 4 5 1 已知测量头主尺的最小刻度是毫米 副尺上有50个分度 某同学调整手轮后 从测量头的目镜看去 第1次映入眼帘的干涉条纹如图乙 a 所示 图乙 a 中的数字是该同学给各暗条纹的编号 此时图乙 b 中游标尺上的读数x1 1 16mm 接着再转动手轮
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