(精品)4　实验：用双缝干涉测量光的波长 (2)(精品).pptx

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1、实验实验:用双缝干涉测量光的波长用双缝干涉测量光的波长 浙江省浦江中学浙江省浦江中学 张日伙张日伙一一 实验目的实验目的1.观察白光及单色光的干涉图样观察白光及单色光的干涉图样.2.测定单色光的波长测定单色光的波长.二二 实验原理实验原理如下图所示如下图所示,与两缝之间的距离与两缝之间的距离d相比相比,每个狭缝都很窄每个狭缝都很窄,宽度可宽度可以忽略以忽略,两缝两缝S1 S2的连线的中垂线与屏的交点为的连线的中垂线与屏的交点为P0,双缝到双缝到屏的距离屏的距离OP0=L.屏上屏上P1与与P0点的距离点的距离x,两缝到两缝到P1的距离分别为的距离分别为P1S1=r1,P1S2=r2.在在P1S2

2、上作上作P1M=P1S1,于是于是S2M=r2-r1,由于两缝之间的距离远由于两缝之间的距离远小于缝到屏的距离小于缝到屏的距离,所以可近似认为三角形所以可近似认为三角形S1S2M是直角三是直角三角形角形,根据三角函数的关系根据三角函数的关系,有有r2-r1=dsin.另一方面另一方面x=LtanLsin.三三 实验器材实验器材光源光源 滤光片滤光片 单缝遮光筒单缝遮光筒 光屏及光具座光屏及光具座,如下图所示如下图所示.四四 实验过程实验过程1.观察光的干涉图样观察光的干涉图样(1)按照上图所示的装置安装好仪器按照上图所示的装置安装好仪器.(2)接通电源接通电源,闭合开关闭合开关,使灯丝正常发光

3、使灯丝正常发光.(3)调整各器件的高度调整各器件的高度,使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏屏.(4)安装单缝和双缝安装单缝和双缝,中心大致位于遮光筒的轴线上中心大致位于遮光筒的轴线上,使双缝与使双缝与单缝平行单缝平行,两者之间距离约为两者之间距离约为5 cm10 cm,这时可观察白光这时可观察白光的干涉条纹的干涉条纹.(5)在单缝和光源之间放上滤光片在单缝和光源之间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹观察单色光的干涉条纹.2.测定单色光的波长测定单色光的波长(1)安装好测量头安装好测量头 调节至可清晰观察到干涉条纹调节至可清晰观察到干涉条纹.(2)条纹间距用测量头测

4、出条纹间距用测量头测出,如图测量头由分划板如图测量头由分划板,目镜目镜,手轮等手轮等构成构成,转动手轮转动手轮,分划板会左右移动分划板会左右移动,测量时应使分划板中心测量时应使分划板中心刻线对齐某条亮条纹中心刻线对齐某条亮条纹中心,记下此时手轮上的读数记下此时手轮上的读数a1,转动转动手轮手轮,使分划板中心刻线移至另一条亮条纹中央使分划板中心刻线移至另一条亮条纹中央,记下此时记下此时手轮的读数手轮的读数a2;并记下两次测量的亮并记下两次测量的亮(或暗或暗)条纹数条纹数n.则相邻则相邻两条亮两条亮(或暗或暗)条纹间距条纹间距(3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l.(

5、4)将将l x代入公式代入公式求出光的波长求出光的波长.(5)重复测量重复测量,计算计算,求出波长的平均值求出波长的平均值.(6)换用不同颜色的滤光片换用不同颜色的滤光片,观察干涉条纹的异同观察干涉条纹的异同,求出相应的求出相应的波长波长.五五 实验误差分析实验误差分析1.l的测量误差的测量误差本实验中双缝到光屏的距离较长本实验中双缝到光屏的距离较长,l的测量误差不太大的测量误差不太大,但也应但也应选用毫米刻度尺测量选用毫米刻度尺测量.并用多次测量求出平均值的办法减小并用多次测量求出平均值的办法减小实验误差实验误差.2.测量条纹间距测量条纹间距x带来的误差带来的误差.(1)干涉条纹没有调到最清

6、晰的程度干涉条纹没有调到最清晰的程度.(2)分划板刻线与干涉条纹不平行分划板刻线与干涉条纹不平行,中心刻线没有恰好位于条中心刻线没有恰好位于条纹中心纹中心.(3)测量多条亮条纹间距时读数不准确测量多条亮条纹间距时读数不准确.六六 注意事项注意事项1.放置单缝和双缝时放置单缝和双缝时,必须使缝平行必须使缝平行.2.要保证光源要保证光源 滤光片滤光片 单缝单缝 双缝和光屏的中心轴在遮光筒的双缝和光屏的中心轴在遮光筒的轴线上轴线上.3.测量头的分划板中心刻线要对准条纹的中心测量头的分划板中心刻线要对准条纹的中心.4.要多测几条亮条纹要多测几条亮条纹(或暗或暗)中心间的距离中心间的距离,再求再求x.典

7、典 例例 分分 析析一一 实验仪器的选择与使用实验仪器的选择与使用例例1:用双缝干涉测光的波长用双缝干涉测光的波长,实验中采用双缝干涉仪实验中采用双缝干涉仪,它包括以它包括以下元件下元件: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把以上元件安装在光具座上时,正确的排列顺序是正确的排列顺序是:A_(A已写好已写好).(2)正确调节后正确调节后,在屏上观察到红光干涉条纹在屏上观察到红光干涉条纹,用测量头测出用测量头测出10条红亮纹间的距离为条红亮纹间的距离为a;改用绿色滤光

8、片改用绿色滤光片,其他条件不变其他条件不变,用用测量头测出测量头测出10条绿亮纹间的距离为条绿亮纹间的距离为b,则一定有则一定有_大大于于_.EBDCab解析解析:双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为光源双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为光源 滤光片滤光片 单缝单缝 双缝双缝 屏屏,或把它们全部倒过来或把它们全部倒过来,因本题第一项因本题第一项已给填好已给填好,故答案是惟一的故答案是惟一的.由由 知知,波长越长波长越长,条纹越宽条纹越宽,间距越大间距越大,或由干涉条纹或由干涉条纹的特征均可得出的特征均可得出a一定大于一定大于b.例例2:在在“用双缝干涉测光的波长用双缝干涉测光的波

9、长”的实验中的实验中,装置如下图所示装置如下图所示.双缝间的距离双缝间的距离d=3 mm.(1)若测定红光的波长若测定红光的波长,应选用应选用_色的滤光片色的滤光片.实验时实验时需要测定的物理量有需要测定的物理量有:_和和_.红红双缝到屏的距离双缝到屏的距离Ln条亮条亮(或暗或暗)条纹的距离条纹的距离a(2)若测得双缝与屏之间距离为若测得双缝与屏之间距离为0.70 m,通过测量头通过测量头(与螺旋与螺旋测微器原理相似测微器原理相似,手轮转动一周手轮转动一周,分划板前进或后退分划板前进或后退0.500 mm)观察到第观察到第1条亮纹的位置如下图条亮纹的位置如下图(a)所示所示,观察第观察第5条亮条亮纹的位置如下图纹的位置如下图(b)所示所示.则可求出红光的波长则可求出红光的波长=_m.(保留一位有效数字保留一位有效数字)710-7 解析解析:(1)若测定红光的波长若测定红光的波长,应用红光进行干涉实验应用红光进行干涉实验,即选用红即选用红色滤光片色滤光片,这样通过滤光片的就只有红光这样通过滤光片的就只有红光,实验双缝到屏的实验双缝到屏的距离距离L n条亮条亮(或暗或暗)条纹的距离条纹的距离a.(2)图中图中(a)的示数为的示数为0,(b)图示数为图示数为0.650 mm.