高中物理实验：用双缝干涉测量光的波长

1、第第十十三三章章第第4节节实验理论实验理论指导指导典题案例典题案例导析导析智能演练智能演练提升提升 题型一题型一题型二题型二二、实验原理二、实验原理 (1)相邻亮条纹相邻亮条纹(或暗条纹或暗条纹)间的距离间的距离x与入射光波长与入射光波长之之间的定量关系推导：间的定量关系推导： 如图如图1341所示，双缝间距为所示，双缝间距为d，双缝到屏的距离为双缝到屏的距离为l。双缝。双缝S1、S2的连线的连线的中垂线与屏的交点为的中垂线与屏的交点为P0。对屏上与。对屏上与P0距离为距离为x的一点的一点P，两缝与，两缝与P的距离的距离PS1r1，PS2r2。在线。在线段段PS2上作上作PMPS1，则，则S2

2、Mr2r1，因，因dl，三角形，三角形S1S2M可看做直角三角形。有：可看做直角三角形。有：r2r1dsin (令令S2S1M)。 图图1341图图1342 三、实验器材三、实验器材 双缝干涉仪双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、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、手轮等板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺。、学生电源、导线、米尺。 四、实验步骤四、实验步骤图图1343 (1)将光源、遮光筒、毛玻璃光屏依次安放在光具座上，如将光源、遮光筒、毛玻璃光屏依次安放在光具座上，如图

3、图1343所示。所示。 (2)接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。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。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，二者间距约为缝与单缝平行，二者间距约为510 cm，这时可观察到白光的，这时可观察到白光的干涉条纹。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。在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。图图1344(3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离用刻

4、度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的是已知的)。(4)重复测量、计算，求出波长的平均值。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。换用不同的滤光片，重复实验。 六、注意事项六、注意事项 (1)放置单缝和双缝时，必须使缝平行。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。条轴线上。 (3)测量头的中心刻线要对着亮测量头的中心刻线要对着亮(或暗或暗)条纹的中心。条纹的中心。 (4)要多测几条亮条纹要多测几条亮条纹(或暗条纹或暗条纹)中心间的距离，再求中心间的距离，再求x。

5、 (5)照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、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。双缝不平行。 七、误差分析七、误差分析 (1)测双缝到屏的距离测双缝到屏的距离l带来的误差，可通过选用毫米刻带来的误差，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。度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差。 (2)测条纹间距测条纹间距x带来的误差：带来的误差： 干涉条纹没有调到最清晰的程度。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

6、线没有恰好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。位于条纹中心。 测量多条亮条纹间距离时读数不准确。测量多条亮条纹间距离时读数不准确。 例例1用双缝干涉测光的波长，实验中采用双缝干涉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：仪，它包括以下元件： A白炽灯白炽灯B单缝片单缝片 C光屏光屏 D双缝双缝 E滤光片滤光片(其中双缝和光屏连在遮光筒上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：把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：A_(A已写好已写好)。 答案答案(1)E、B、D、C(2)ab 例例2在在“用双缝干涉测光

7、的波长用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图1345甲所甲所示，并选用缝间距示，并选用缝间距d0.2 mm的双缝屏。从仪器注明的规的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离格可知，像屏与双缝屏间的距离l700 mm。然后，接通。然后，接通电源使光源正常工作。电源使光源正常工作。图图1345 (1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分个分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼次映入眼帘的干涉条纹如图乙帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙所示，图乙(a)中的数字是该同学给各中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时图乙暗条纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数中游标尺上的读数x11.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如