实验用双缝干涉测光的波长总结.ppt

一 实验目的1 观察白光及单色光的双缝干涉图样 2 测定单色光的波长 三 实验器材双缝干涉仪 由光具座 光源 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 毛玻璃屏 测量头组成 学生电源 导线 刻度尺 四 实验操作1 实验步骤 1 观察双缝干涉图样 将光源 遮光筒 毛玻璃屏依次安放在光具座上 如图实 15 4所示 接好光源 打开开关 使灯丝正常发光 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 安装单缝和双缝 中心位于遮光筒的轴线上 使双缝和单缝的缝平行 二者间距为几个厘米 这时 可观察到白光的干涉条纹 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 安装测量头 调节至可清晰观察到干涉条纹 使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央 记下手轮上的读数a1 将该条纹记为第1条亮纹 转动手轮 使分划板中心刻线移动至第n条亮条纹的中央 记下此时手轮上的读数a2 用刻度尺测量双缝到光屏间距离l d是已知的 重复测量 计算 求出波长的平均值 换用不同的滤光片 重复实验 五 注意事项1 双缝干涉仪是比较精密的仪器 应轻拿轻放 且注意保养 2 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 双缝平行且间距适当 3 光源灯丝最好为线状灯丝 并与单缝平行且靠近 4 照在光屏上的光很弱 主要原因是灯丝与单缝 双缝 测量头与遮光筒不共轴所致 干涉条纹不清晰的一般原因是单缝与双缝不平行所致 故应正确调节 六 误差分析1 双缝到屏的距离l的测量存在误差 2 测条纹间距 x带来的误差 1 干涉条纹没有调整到最清晰的程度 2 误认为 x为亮 暗 条纹的宽度 3 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 4 测量多条亮条纹间的距离时读数不准确 此间距中的条纹数未数清 例1 2011 潍坊一模 在观察光的干涉现象的实验中 将两片刀片合在一起 在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝 按图实 15 5所示的方法 让激光束通过自制的双缝 1 保持缝到光屏的距离不变 换用不同间隙的双缝 双缝的间隙越小 屏上明暗相间的条纹间距 选填 越大 或 越小 2 保持双缝的间隙不变 光屏到缝的距离越大 屏上明暗相间的条纹间距 选填 越大 或 越小 3 在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下 用不同颜色的光做实验 发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时 选填 大 或 小 例2 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 要把它们放在如图实 15 6所示的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C A 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 3 将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐 将该亮纹定为第1条亮纹 此时手轮上的示数如图实 15 7甲所示 然后同方向转动测量头 使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐 记下此时如图实 15 7乙所示的手轮上的示数 mm 求得相邻亮纹的间距 x为 mm 4 已知双缝间距d为2 0 10 4m 测得双缝到屏的距离l为0 700m 由计算式 求得所测红光波长为 nm 解析 本题对 用双缝干涉测光的波长 实验进行了全面考查 既考查实验原理 又考查实验器材 步骤及数据处理 1 光源发出的光经过滤光片后变成单色光 单色光经过单缝后相当于线光源 再透过双缝时 双缝相当于振动情况完全相同的相干光源 双缝发出的两列相干光在光屏上叠加后形成稳定的干涉条纹 故双缝干涉仪上自左向右依次是 白光光源 滤光片E 单缝D 双缝B和毛玻璃屏A 1 某同学按实验装置安装好仪器后 观察光的干涉现象 获得成功 若他在此基础上对仪器的安装作如下改动 但还能使实验成功的是 A 将遮光筒内的光屏 向靠近双缝的方向移动少许 其他不动B 将滤光片移至单缝和双缝之间 其他不动C 将单缝向双缝移动少许 其他不动D 将单缝与双缝的位置互换 其他不动 答案 ABC 2 如图实 15 8所示是实验装置示意图 甲图是用绿光进行实验时 光屏上观察到的条纹情况 a为中央明纹 乙图为换另一种颜色的单色光进行实验时观察到的条纹情况 b为此时中央明条纹 则下列说法正确的是 A 乙图可能是用红光实验产生的条纹 表明红光波长较长B 乙图可能是用紫光实验产生的条纹 表明紫光波长较长C 乙图可能是用紫光实验产生的条纹 表明紫光波长较短D 乙图可能是用红光实验产生的条纹 表明红光波长较短 答案 A 3 用单色光做双缝干涉实验 下列说法正确的是 A 相邻干涉条纹之间的距离相等B 中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍C 屏与双缝之间的距离减小 则屏上条纹间距增大D 在实验装置不变的情况下 红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距 答案 A 4 2011 桐城模拟 利用双缝干涉测量光的波长实验中 双缝间距d 0 4mm 双缝到光屏间的距离l 0 5m 用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图实 15 9所示 分划板在图中A B位置时游标卡尺读数也如图中所给出 则 1 分划板在图中A B位置时游标卡尺读数分别为xA mm xB mm 相邻两条纹间距 x mm 2 波长的表达式 用 x l d表示 该单色光的波长 m 3 若改用频率较高的单色光照射 得到的干涉条纹间距将 填 变大 不变 或 变小 5 2011 泉州模拟 用某种单色光做双缝干涉实验时 已知双缝间距离d 0 25mm 双缝到毛玻璃屏间距离L的大小也由下图中毫米刻度尺读出 如图戊所示 实验时先移动测量头 如图甲所示 上的手轮 把分划线对准靠近最左边的一条明条纹 如图乙所示 并记下螺旋侧微器的读数x1 如图丙所示 然后转动手轮 把分划线向右边移动 直到对准第7条明条纹并记下螺旋测微器读数x7 如图丁所示 由以上测量数据可求得该单色光的波长 图戊中双缝的位置L1 mm 毛玻璃屏的位置L2 mm 螺旋测微器的读数x1 mm 螺旋测微器的读数x7 mm 请用以上测量的符号表示出该单色光波长的表达式 6 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 图实 15 11 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 1 已知测量头主尺的最小刻度是毫米 副尺上有50分度 某同学调整手轮后 从测量头的目镜看去 第一次映入眼帘的干涉条纹如图实 15 12 a 所示 图实 15 12 a 中的数字是该同学给各暗纹的编号 此时图实 15 12 b