选修3-4 第十一章 实验十四用双缝干涉测光的波长(同时练习使用测量头).ppt

一、实验目的 观察白光、单色光的干涉图样，测定单色光的波长二、实验原理 双缝干涉条纹间距公式 x 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14 1 所示图实14 1 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2 数据处理(1)条纹间距的计算：x(2)波长计算：(3)计算多组数据，求 的平均值五、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(2009 北京高考)在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图实14 2)，并选用缝间距d 0.20 mm 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 700 mm.然后，接通电源使光源正常工作图实14 2图实14 3图实14 4(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14 3(a)所示，图实14 3(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图实14 3(b)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图实14 4(a)所示，此时图实14 4(b)中游标尺上的读数x2_mm；(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离 x _mm；这种色光的波长 _nm.解析(1)主尺读数为15 mm，游标尺读数为10.02 mm 0.02 mm，二者相加即可(2)由于图中数字标记的是暗条纹，首先应根据暗条纹所标数字给亮条纹也标明条数，若图实14 3 中图(a)所示的中央刻线所对亮条纹记为第1 条，则图实14 4 中图(a)所示的中央刻线所对亮条纹为n 7，则 x 2.31 mm，光的波长 6.6102 nm.答案(1)15.02(2)2.31 6.6102 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14 5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图实14 5(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)本实验的实验步骤如下：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)若测得双缝间距为3.0 mm，双缝与屏之间的距离为0.70 m，通过测量头(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500 mm)观察到第1 条亮纹的位置如图实146(a)所示，观察第5 条亮纹的位置如图实14 6(b)所示则可求出红光的波长 _ m(保留一位有效数字)图实14 6 解析(1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为：光源、滤光片、单缝、双缝、屏，因此应填E、D、B.(2)安装光学元件时，应注意单缝与双缝间的距离为5 cm 10 cm，同时使单缝与双缝相互平行(3)由图实14 6 可知，条纹间距为 x mm又双缝到屏的距离l 0.70 m，双缝间距d 3.0 mm，由 x 得：代入数据得7107 m 答案(1)E、D、B(2)单缝与双缝的间距为5 cm 10 cm 使单缝与双缝相互平行(3)7107