17-18版 第11章 实验18 用双缝干涉测量光的波长(同时练习使用测量头)

实验18 用双缝干涉测量光的波长(同时练

习使用测量头)

1．实验装置(如图1所示)

图1

2．实验原理

(1)根据公式Δx＝l

dλ得λ＝

d

lΔx.

(2)用刻度尺测出双缝到光屏的距离l，用测量头调节清晰的干涉条纹，测出

n个亮纹间的距离a，则Δx＝

a

n－1

.双缝间距d是已知的，这样就可以计算出波长

λ.

3．实验器材

双缝干涉仪，即：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源、导线、刻度尺．

4．实验步骤

(1)观察双缝干涉图样

①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如实验原理图1所示．

②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遮光筒轴线到达光屏．

④安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约为5～10 cm.

⑤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

①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹．

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，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第n条亮条纹，测出n条亮条纹间的距离a，

则相邻两亮条纹间距Δx＝

a

n－1

.

③用刻度尺测量双缝到光屏间距离l(d是已知的)．

④重复测量、计算，求出波长的平均值．

1．数据处理

(1)条纹间距的计算：移动测量头的手轮，分划板中央刻线在第1条亮条纹

中央时读数为a1，在第n条亮条纹中央时读数为a n，则Δx＝a n－a1 n－1

.

(2)根据条纹间距与波长的关系Δx＝l

dλ得λ＝

d

lΔx，其中d为双缝间距，l为

双缝到光屏的距离．

(3)测量时需测量多组数据，求λ的平均值．

2．注意事项

(1)调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮．

(2)放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上．

(3)调节测量头时，应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐，记清此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离．

(4)不要直接测Δx，要测多条亮条纹的间距再计算得到Δx，这样可以减小误差．

(5)白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层．

3．误差分析

(1)双缝到光屏的距离l的测量存在误差．

(2)测条纹间距Δx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Δx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亮(或暗)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．

1．[实验原理及操作]用图2中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法：

图2

A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄

B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽

C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽

D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄

E．去掉滤光片后，干涉现象消失

其中正确的是________．

答案：ABD

2．[仪器读数和数据处理]一同学在某次实验中将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图3甲所示．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数________ mm，求得相邻亮纹的间距Δx为________ mm.

【导学号：81370396】

图3

【解析】螺旋测微器的读数应该：先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度．图乙读数为13.870 mm，图甲读数为2.320 mm，所以相邻条纹间距

Δx＝13.870－2.320

5mm＝2.310 mm

【答案】13.870 mm 2.310 mm