第4章 4.2 用双缝干涉仪测定光的波长

1、.4.2用双缝干预仪测定光的波长一、实验目的1.理解光波产生稳定干预图样的条件.2.观察白光及单色光的双缝干预图样.3.掌握用公式x测定波长的方法.4.会用测量头测量条纹间间隔 .二、实验原理1.相邻明纹暗纹间的间隔 x与入射光波长之间的定量关系推导如图4­2­1所示，双缝间距为d，双缝到屏的间隔 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间隔 为x的一点P，两缝与P的间隔 PS1r1，PS2r2.在线段PS2上作PMPS1，那么S2Mr2r1，因dl，三角形S1S2M可看作直角三角形.有：r2r1dsin 令S2S1M.图4­2­

2、1那么：xltan lsin 有：r2r1d假设P处为亮纹，那么d±k，k0,1,2，解得：x±k.k0,1,2，相邻两亮纹或暗纹的中心间隔 ：x.2.测量原理由公式x可知，在双缝干预实验中，d是双缝间距，是的；l是双缝到屏的间隔 ，可以测出，那么，只要测出相邻两明条纹或相邻两暗条纹中心间距x，即可由公式x计算出入射光波长的大小.3.条纹间距x的测定如图4­2­2甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与干预条纹平行，然后转动手轮，使分划板向左向右挪动至分划板的中心刻线与条纹的中心对齐，如图4­2­

3、;2乙所示记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出n个亮纹间的间隔 a，可求出相邻两亮纹间的间隔 x.图4­2­2三、实验器材双缝干预仪包括：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.一、实验步骤1.观察双缝干预图样1将光源、遮光筒、光屏依次安放在光具座上，如图4­2­3所示图4­2­32接通电源，翻开开关，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，使双缝与单缝的缝平行，两者间距为5

4、10 cm.这时可观察白光的干预条纹.5在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干预条纹.2.测定单色光的波长1安装测量头，调节至可明晰观察到干预条纹.2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；转动手轮，使分划板中心刻线挪动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2；并记下两次测量的亮条纹数n，那么相邻两亮条纹间距x.3用刻度尺测量双缝到光屏间的间隔 L.4将测出的L、x代入x求出光波的波长.5重复测量、计算，求出波长的平均值.6换用不同颜色的滤光片，重复实验.二、数据处理1对每次测量由公式x计算相邻两亮条纹间距.2对每次测量用公式x计算光波的波长.3对每种单色光的屡次测量

5、值求平均值作为该单色光波长的测量值.三、本卷须知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应着亮或暗条纹的中心.4要多测几个亮条纹或暗条纹中心间的间隔 ，再求x.5调节的根本根据是：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；干预条纹不明晰一般是因为单缝与双缝不平行.四、误差分析本实验的误差主要来源于以下两个方面：1l的测量误差因本实验中，双缝到屏的间隔 非常长，l的测量误差不太大，但也应选用mm刻度尺测量，并用屡次测量求平均值的方法减小误差.2测条纹间距x带来的误差干预条纹没有调到最明晰的程

6、度.分划板刻线与干预条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心.测量多条亮条纹间距时读数不准确.实验探究1实验操作过程及仪器读数在“用双缝干预测光的波长实验中实验装置如图4­2­4所示：图4­2­41以下说法哪一个是错误的_.填选项前的字母A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B.测量某条干预亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C.为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的间隔 a，求出相邻两条亮纹间距x2测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图4­2­5所示，其示数为_mm.图4­

7、2­5【解析】1放上单缝和双缝后，由于发生干预现象没法调节光源的高度，故A项错误.2按读数规那么，读出示数为：1.5 mm47.0×0.01 mm1.970 mm.【答案】1A21.970实验探究2实验数据处理利用双缝干预测定单色光波长，某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时图4­2­6甲，游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时图乙，游标卡尺的示数如图丁所示，双缝间距为0.5 mm，从双缝到屏的间隔 为1 m，那么图丙中游标卡尺的示数为_ mm.图丁游标卡尺的示数为_ mm.在实验中，所测单色光的波长为_ m.在本实验中假如在双缝上各有一个红色和绿色滤光片，那么在光屏上将_选填“能或者“不能看到明暗相间的条纹.图4­2­6【解析】根据游标卡尺的原理，可读出图丙的示数为11.4 mm；图丁