選修3-4--實(shí)驗(yàn)-用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)

1、1用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)2實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?、觀察雙縫干涉的干涉圖樣、觀察雙縫干涉的干涉圖樣2、測(cè)定單色光的波長(zhǎng)、測(cè)定單色光的波長(zhǎng)3實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理n=5 x=a/(n-1)a1nadlx) 1( nladlxdn條亮條紋間的距離條亮條紋間的距離a用累積法用累積法(減小偶然誤差減小偶然誤差)dlx lxd條紋間距條紋間距4實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置雙縫干涉儀雙縫干涉儀(由光具座、光源、濾光片、單由光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭組縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭組成成)、學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺等、學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺等實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材52.差值法差值法

2、:測(cè)兩條相鄰明測(cè)兩條相鄰明(暗暗)條紋間的距離條紋間的距離x.1結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu):由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成測(cè)量頭測(cè)量頭使用方法使用方法63.使用方法使用方法:轉(zhuǎn)動(dòng)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,分劃板會(huì)左、右移分劃板會(huì)左、右移動(dòng)動(dòng).測(cè)量時(shí)測(cè)量時(shí),應(yīng)使應(yīng)使分劃板中心刻線分劃板中心刻線對(duì)齊對(duì)齊條紋的中條紋的中心心(如圖所示如圖所示),記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a1;轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪手輪,使分劃板向一側(cè)移動(dòng)使分劃板向一側(cè)移動(dòng),當(dāng)分劃板中心刻線當(dāng)分劃板中心刻線對(duì)齊另一條相鄰的對(duì)齊另一條相鄰的條紋中心條紋中心時(shí)時(shí),記下手輪上的記下手輪上的刻度數(shù)刻度數(shù)a2,兩次讀數(shù)之差就是這兩條條兩次讀數(shù)之差

3、就是這兩條條紋間的距離紋間的距離,即：即：1-12naax71觀察干涉條紋觀察干涉條紋(1)將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上具座上.如圖所示如圖所示實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟(2)接好光源接好光源,打開開關(guān)打開開關(guān),使燈絲正常發(fā)光使燈絲正常發(fā)光(3)調(diào)節(jié)各器件的高度調(diào)節(jié)各器件的高度,使光源發(fā)出的光能沿軸使光源發(fā)出的光能沿軸線到達(dá)光屏線到達(dá)光屏8(4)安裝雙縫和單縫安裝雙縫和單縫,中心大致位于遮光筒的軸中心大致位于遮光筒的軸線上線上,使雙縫與單縫的縫平行使雙縫與單縫的縫平行,二者間距約二者間距約5 cm10 cm,這時(shí)可觀察白光的干涉條紋這時(shí)可觀察白光的干涉條

4、紋(5)在單縫和光源間放上濾光片在單縫和光源間放上濾光片,觀察單色光的觀察單色光的干涉條紋干涉條紋92.測(cè)定單色光的波長(zhǎng)測(cè)定單色光的波長(zhǎng)(3)用刻度尺測(cè)量雙縫到光屏的用刻度尺測(cè)量雙縫到光屏的距離距離l (d已知已知)(1)安裝測(cè)量頭安裝測(cè)量頭,調(diào)節(jié)清晰觀察調(diào)節(jié)清晰觀察到干涉條紋到干涉條紋(2)使分劃板中心刻線對(duì)齊某條亮條紋的中央使分劃板中心刻線對(duì)齊某條亮條紋的中央,記下手輪上的讀數(shù)記下手輪上的讀數(shù)a1,將該條紋記為第將該條紋記為第1條亮紋條亮紋;轉(zhuǎn)動(dòng)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板中心刻線移至另一亮條紋使分劃板中心刻線移至另一亮條紋的中央的中央,記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a2,該條紋記為第

5、該條紋記為第n條亮紋條亮紋(4)改變改變d和和l,重復(fù)測(cè)量重復(fù)測(cè)量10數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 1.條紋間距條紋間距2.波長(zhǎng)波長(zhǎng)1-12naax) 1()-(12nldaalxda12-aaan條亮條紋間的距離條亮條紋間的距離a11練習(xí)練習(xí)1:如圖所示雙縫干涉儀如圖所示雙縫干涉儀,其中其中A是白熾電是白熾電燈燈(光源光源)、B是濾光片、是濾光片、E是遮光筒、是遮光筒、F是毛是毛玻璃光屏玻璃光屏(1)圖中圖中C是是_,D是是_,C、D間間距離大約是距離大約是_cm單縫單縫 雙縫雙縫5-10cm12(2)本實(shí)驗(yàn)的步驟有：本實(shí)驗(yàn)的步驟有：取下遮光筒左側(cè)的元件取下遮光筒左側(cè)的元件,調(diào)節(jié)光源高度調(diào)節(jié)光源高度,使

6、使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上;用米尺測(cè)量雙縫到屏的距離用米尺測(cè)量雙縫到屏的距離;用測(cè)量頭用測(cè)量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器)測(cè)量測(cè)量數(shù)條亮紋間的距離數(shù)條亮紋間的距離.在操作步驟時(shí)還應(yīng)注意在操作步驟時(shí)還應(yīng)注意_和和_。單縫和雙縫間距單縫和雙縫間距5cm10cm 使單縫與雙縫相互平行使單縫與雙縫相互平行 13(3)如果撤去濾光片如果撤去濾光片B,在屏上看到的是在屏上看到的是_,與與D正中相對(duì)的位置出現(xiàn)的

7、是正中相對(duì)的位置出現(xiàn)的是_,兩側(cè)是兩側(cè)是_.(4)如果把黃色濾光片換成綠色濾光片如果把黃色濾光片換成綠色濾光片,在屏上在屏上觀察到的條紋間距將變觀察到的條紋間距將變_(5)計(jì)算光的波長(zhǎng)的公式是計(jì)算光的波長(zhǎng)的公式是=_.彩色干涉條紋彩色干涉條紋 白色亮條紋白色亮條紋 彩色條紋彩色條紋 變窄變窄 =dx/l14練習(xí)練習(xí)2.用螺旋測(cè)微器的測(cè)量頭用螺旋測(cè)微器的測(cè)量頭,調(diào)節(jié)分劃調(diào)節(jié)分劃板的位置板的位置,使分劃板的中心刻線對(duì)齊第使分劃板的中心刻線對(duì)齊第一條亮紋的中心一條亮紋的中心,此時(shí)螺旋測(cè)微器的讀此時(shí)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)是數(shù)是 ;將中心刻線向一側(cè)移動(dòng)到第將中心刻線向一側(cè)移動(dòng)到第六條亮紋中心位置六條亮紋中心位

8、置, 讀出的讀數(shù)是讀出的讀數(shù)是4.158mm, 相鄰兩條紋間距相鄰兩條紋間距 x= .2.已知雙縫間距已知雙縫間距d=1.5mm,雙縫到光屏雙縫到光屏的距離的距離L=1.00m, 波長(zhǎng)波長(zhǎng) = nm.1.758mm0.480mm=dx/l7.210-7m15練習(xí)練習(xí)3.用游標(biāo)卡尺用游標(biāo)卡尺(10分度分度)的測(cè)量頭的測(cè)量頭,調(diào)調(diào)節(jié)分劃板的位置節(jié)分劃板的位置,使分劃板的中心刻線使分劃板的中心刻線對(duì)齊第對(duì)齊第1條亮紋的中心條亮紋的中心(圖圖B),此時(shí)讀數(shù)此時(shí)讀數(shù)是是 ;將中心刻線向一側(cè)移動(dòng)到第將中心刻線向一側(cè)移動(dòng)到第6條亮紋中心位置條亮紋中心位置(圖圖C),讀出的讀數(shù)讀出的讀數(shù)是是 ; 相鄰兩條紋間距相鄰兩條紋間距 x= .2.已知雙縫間距已知雙縫間距d=0.2mm,雙縫到光雙縫到光屏的距離屏的距離L=0.60m, 波長(zhǎng)波長(zhǎng) = nm.19.4mm1.8mm=dx/l6.010-7m28.4mm16 練習(xí)練習(xí)4.用氦氖激光器進(jìn)行雙縫干涉實(shí)用氦氖激光器進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)驗(yàn),已知使用的雙縫間距離已知使用的雙縫間距離d=0.1 mm,雙雙縫到屏的距離縫到屏的距離L=6.0 m,測(cè)得屏上