学生实验用双缝干涉测光的波长

1、学生实验：用双缝干涉测光的波长实验目的：了解光波产生稳定的干涉现象的条件；观察双缝干涉图样；了解测量头的构造及使用方法；测定单色光的波长。实验原理：光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，干涉条纹可从屏上观察到。图样中相邻两条亮(暗)纹间的距离x与双缝间的距离d、双缝到屏的距离L、单色光的波长之间满足。通过测量d、L、x就可计算出光的波长。双缝间的距离d是已知的，双缝到屏的距离L可以用米尺测出，相邻两条亮（暗）纹间的距离x用测量头（如图）测出。 测量头由分划板、目镜、手轮等构成。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），记

2、下此时手轮上的读数。转动测量头，使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心，记下此时手轮上的读数。两次读数之差就表示这两条条纹间的距离。 实验器材：双缝干涉仪、米尺、测量头。实验步骤：一、观察双缝干涉图样：1如图所示，把直径约10cm、长约1m的遮光简水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏。 2取下双缝，打开光源，调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。3放好单缝和双缝，单缝和双缝间的距离约为5 cm10 cm，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时在屏上就会看到白光的双缝干涉图样。4. 在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的双缝干涉图样。5分别改变滤光片

3、和双缝，观察干涉图样的变化。二、测定单色光的波长：6已知双缝间的距离d，用米尺测出双缝到屏的距离L，用测量头测出相邻两条亮(暗)纹间的距离x，由，算单色光的波长。为了减小误差，可测出n条亮纹(暗)纹间的距离a，则可以求出相邻两条亮（暗）纹间的距离x=a（n-1）。如转动测量头上的手轮，把分划板上的刻线对准视场左边的某一亮条纹（记下读数x1），把分划板向右移动，使之对齐第7条亮条纹（记下读数x2），则7换用不同颜色的滤光片，观察干涉条纹间距的变化，并求出相应色光的波长。注意事项:1单缝双缝应相互平行，其中心位于遮光筒的轴线上，双缝到单缝的距离应相等。2测双缝到屏的距离，可用米尺测多次取平均值。3

4、测条纹间距x时，用测量头测出n条亮（暗）纹间的距离a，求出相邻的两条明（暗）纹间的距离x=a(n-1)。实验结果分析：1、单色光双缝干涉条纹有何特点？单色光的双缝干涉图样是明暗相间条纹，且条纹等宽度。不同色光的干涉条纹宽窄不同，波长越长，条纹越宽。 理论研究：x与波长、双缝间距d、及双缝到屏的距离L有关。 分析：假设P点出现明条纹则r2-r1=k·（k=0、±1、±2） r12=L2+（x）2 r22=L2+（x+）2 r22-r12 = 2 x d L d ，L x r2+ r1 2L r2-r1 = 即 =k·x= 则：第n级明条纹位置Xn= 第（n

5、+1）级明条纹位置Xn+1= 相邻两明条纹间距x = Xn+1-Xn = 同理相邻两暗条纹间距x = 2、白光双缝干涉条纹有何特点？中央亮条纹是白色的其它各级亮条纹中红光都在最外侧 如何解释？白光是复色光，包含了七种单色光各种单色光在中央都形成亮条纹，复合的光成为白色红光波长最大，则红光的相邻两明条纹间距x最大，所以红色在最外侧3、单色光的波长的求解：例：用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d的大小恰好是图甲中游标卡尺的读数，双缝到毛玻璃屏间的距离L的大小也由图乙中毫米刻度尺读出。实验时先移动测量头上的手轮，把分化线对准靠近最左边的一条明条纹（如图丙1所示），并记下螺旋测微器的读数a1

6、（如图丙2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的读数a2（如图丙3所示），试由以上测量数据求该单色光的波长。 解：由图甲读得所用双缝间距d0.25mm。图乙中双缝的位置L1100mm，毛玻璃屏的位置L2938.2mm，则双缝到屏的间距L838.2mm。图丙中手轮的初始读数为a1=0.300mm，转动手轮，分划板中心刻线移动到第7条线时手轮读数a2=14.700mm，则相邻亮条纹间的距离 。 练习题：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、遮光筒 F、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)。(2)正确调节后，在屏上观察到红光的干涉条纹，用测量头测出10条红亮纹间的距离为a，改用绿色滤光片，其它条件不变，用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b，则一定有a_b。（填“大于”、“小于”、或“等于”）(3)在双缝干涉实验中，滤光片的作用是_，单缝的作用是_，双缝的作用是_。答案：（1）FBDEC（2）大于（3）获得单色光；提供线状光源；提供相干光源。2、在