.實驗：光的干涉

1、個人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)實驗 用雙縫干涉測光的波長【實驗?zāi)康摹?.理解雙縫干涉的原理，能安裝和調(diào)試儀器 .2. 觀察入射光分別為白光和單色光時雙縫干涉的圖樣3.掌握用公式測波長的方法.【實驗器材】雙縫干涉儀，即：光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭，另外還有 學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺 .資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途【實驗原理】單色光通過單縫后，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，圖樣中相鄰兩條亮(暗)紋間隔x 與雙縫間距 d、雙縫到屏的距離 I、單色光的波長 入之間滿足?=d x/l.資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途附：測量頭的構(gòu)造及使用如圖 1 (甲)所示，測量頭由分劃板、目鏡、手

2、輪等構(gòu)成，轉(zhuǎn)動手輪，分劃板會向左右移動，測量時，應(yīng)使分劃板中心刻度對齊條紋的中心，如圖1資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途(乙)，記下此時手輪上的讀數(shù).兩次讀數(shù)之差就表示這兩條條紋間的距離.實際測量時，測出要數(shù) n 條明紋(暗紋)的寬度，設(shè)為 a，Ax=旦.n -1【實驗步驟】1. 安裝儀器(1)將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如圖(2 )接好光源，打開開關(guān)，使白熾燈正常發(fā)光 節(jié)各部件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線到 達光屏.(3 )安裝單縫和雙縫，中心位于遮光筒的軸線上， 使雙縫和單縫的縫平行.2. 觀察與記錄(1) 調(diào)單縫與雙縫間距為幾厘米時，觀察白光的干涉條紋(2) 在單縫和

3、光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋(3)調(diào)節(jié)測量頭，使分劃板中心刻度線對齊第1 條亮條紋的中心，記下手輪上的讀數(shù) a1,轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板向一側(cè)移動，當(dāng)分劃板中心刻度線與第n 條相鄰的明條紋中心對齊時，記下手輪上的刻度數(shù) a2,則相鄰兩條紋間的距離厶 x=(a1-a2)/(n-1)資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途(4) 換用不同的濾光片，測量其他色光的波長【數(shù)據(jù)處理】用刻度尺測量出雙縫到光屏間的距離I,由啟 d x/L.計算波長.重復(fù)測量、計算，求出波長的平均值.【誤差分析】測定單色光的波長，其誤差主要由測量引起，條紋間距都會引起誤差，但都屬于偶然誤差，可采用多次測量取平均值的方法來減小誤差

4、做商業(yè)用途【注意事項】1. 調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時，要注意調(diào)節(jié)光源的高度，使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮2. 放置單縫和雙縫時，縫要相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上3. 調(diào)節(jié)測量頭時，應(yīng)使分劃板中心刻線和條紋的中心對齊，記清此時手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動測量頭， 使分劃板中心刻線和另一條紋的中心對齊，記下此時手輪上的讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差就表示這兩條紋 間的距離.資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途4. 不要直接測 x,要測幾個條紋的間距計算得 x，這樣可以減小誤差.5. 白光的干涉觀察到的是彩色條紋，其中白色在中央，紅色在最外層典例剖析【例 1】某同學(xué)在做雙縫干涉實驗時，按圖安裝好實驗裝置，在光屏

5、上卻觀察不到干涉圖樣，這可能是由于()資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途A. 光束的中央軸線與遮光筒的軸線不一致，相差較大B. 沒有安裝濾光片 C.單縫與雙縫不平行 D.光源發(fā)出的光束太強解析安裝實驗器件時要注意使光束的中央軸線與遮光筒的軸線重合，片、 單縫和雙縫要在同一高的光束不要太暗，才能使實驗成功【例 2(1) 圖中是光源，是光屏，它們之間的依次是、是 以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩 亮紋之間的距離A.增大和之間的距離 B.增大和之間的距離C.將紅色濾光片改為綠色濾光片D.增大雙縫之間的距離(3 )在某次實驗中，已知雙縫到光屏之間的距離是 600 mm， 雙縫之間的距離是 0.20 mm，

6、單縫到雙縫之間的距離是 100那么 x 測量不準(zhǔn)，或雙縫到屏的距離測不準(zhǔn).資料個人收集整理，勿光源與光屏正面相對， 濾光 度，中心位置在遮光筒軸線上，單縫與雙縫要相互平行，還要使光源發(fā)出.答案AC資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途如圖 3 所示是雙縫干涉測光的波長的實驗設(shè)備示意圖 / / /川!,iiii iflWIDmm 和 mm，由此可以計算出這次實驗中所測得的單色光光具座上從左向右依次是光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、光屏和測量頭.資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途(2)波長(3) 由 答案可知，當(dāng)增大雙縫到光屏間的距離I 或減小雙縫之間的距離d 或增大光的.故選項 B 正確.資料個人收集整理

7、，勿做商業(yè)用途0.641 mm，圖乙讀數(shù)為 10.293 mm.10.293536.調(diào)光源A圖 22 所示.儲光片刪働CE二屮使分劃板資料個人收集整理，個人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)mm，某同學(xué)在用測量頭測量時，先將測量頭目鏡中看到的 分劃板中心刻線對準(zhǔn)某條亮紋(記作第 1 條)的中心，這時手輪上的示數(shù)如圖 4 甲所示，然后他轉(zhuǎn)動測量頭， 中心刻線對準(zhǔn)第 7 條亮紋的中心，這時手輪勿做商業(yè)用途上的示數(shù)如圖 4 乙所示.這兩次示數(shù)依次為 的波長為 nm.資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途解析 (1)在用光的干涉測波長的實驗中，由 x =入 L/d入時，光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離將增大 亮條紋在讀數(shù)時由螺

8、旋測微器原理知圖甲讀數(shù)為a=x1.608 7 mm(叭 1 濾光片單縫雙縫(2) B (3) 0.6411 / 2得，=x = 101.6087 10m = 5.36 10_7m = 536nm .l0.6個人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)【例 3】在利用雙縫干涉測定光波波長時，首先調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫和雙縫的中心均位于遮光筒的中心軸線上， 并使單縫和雙縫豎直并 且互相平行，當(dāng)屏上出現(xiàn)了干涉圖樣后，用測量頭上的游標(biāo)卡尺去測量，轉(zhuǎn)動手輪，移動分劃板使分劃中心刻線與某條明紋中心齊時(如圖實4A 所示)將此明紋記為 1,然后再轉(zhuǎn)動手輪，分劃板中心刻線向右移動，依次經(jīng)過2、3明紋，最終與明紋 6 中心對齊，分

9、劃板中心刻線與明紋 1 和明紋 6 對齊時游標(biāo)卡尺示數(shù)分別如圖5 中 B、C 所示(游標(biāo)卡尺為 10 分度)，則圖 B 對應(yīng)的讀數(shù)為 m，圖 C 對應(yīng)的讀數(shù)為 m.用刻度尺量得雙縫到屏的距離片的距離為 L，感光片上相鄰兩光點間的距離為b，則光的波長 入=db/L資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途該同學(xué)測得 L=1.000 0 m，縫間距 d=0.220 mm，用帶十分度游標(biāo)的卡尺測感光片上的點的距離時， 尺與點的中心位置如圖乙所示.圖乙中第 1 個到第 4 個光點的距離是 mm.實驗中激光的波長？=m.(保留兩位有效數(shù)字)資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途(2)如果實驗時將紅激光換成藍激光，屏上相鄰兩

10、光點間的距離將4.利用圖 10 中裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象時，有下面幾種說法(2) 本實驗的步驟有：1取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；2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；3用米尺測量雙縫到屏的距離；4用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮紋間的距離在操作步驟時還應(yīng)注意和.(3) 將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，將該亮紋定為第 1 條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如圖8 甲所示.然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6 條亮紋中心對齊，記下此時圖8乙中手輪上的示數(shù) mm，求得相鄰亮紋的間距 x 為 mm.資料個人

11、收 集整理，勿做商業(yè)用途(4) 已知雙縫間距 d 為 2.0X10-4 m,測得雙縫到屏的距離 I 為 0.700 m，由計算式啟,求得所測紅光波長為 nm.資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途3.某同學(xué)設(shè)計了一個測定激光的波長的實驗裝置，如圖9 甲所示，激光器發(fā)出的一束直徑很小的紅為 60.00 cm,由雙縫上標(biāo)示獲知雙縫間距為0.2 mm，則發(fā)生干涉的光波波長為m.在實驗中，若經(jīng)粗調(diào)后透過測量頭上的目鏡觀資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途察，看不到明暗相間的條紋，只看到一片亮區(qū)，造成這種情況的最可能的原因是解析 圖 B 對應(yīng)讀數(shù)為 1.94X10-2m 圖 C 對應(yīng)讀數(shù)為 根據(jù)公式 啟 d x/L=

12、6.00X10-7m若粗調(diào)后看不到干涉條紋，只看到一片亮區(qū)，則最可能的 原因是單縫與雙縫不平行.2.84X10-2mA.將屏移近雙縫，干涉條紋間距變窄B.將濾光片由藍色的換成紅色的間距變寬C.將單縫向雙縫移動一小段距離后D.換一個兩縫之間距離較大的雙縫E.去掉濾光片后，干涉現(xiàn)象消失H熾燈應(yīng)光片單堆雙縫I11 J-匚汗，干涉條紋間距變寬，干涉條紋間距變窄遮光簡臂- - A涉條紋素能提升1.如圖 6 所示，在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，光具座上放置的光學(xué)元件依次為光源、遮光筒、光屏.對于某種單色光，為增加相鄰亮紋(暗紋)間的距離，可采取或的方法資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途 5.某同學(xué)設(shè)計了一

13、個測定激光波長的實驗裝置如圖11 所示，激光器發(fā)出一束直徑很小的紅色激光進入一個一端裝有雙縫、另一端裝有感光片的遮光筒，感光片的位置上出現(xiàn)一排等距的亮線.資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途(1) 這個現(xiàn)象說明激光具有性 .(2)某同學(xué)在做“用雙縫干涉測光的波長”實驗時，第一次分劃板中心刻度線對齊A 條紋中心時如圖 12 甲所示，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丙所示；第二次分劃板中心刻度線對齊B 條紋中心線時如圖等光學(xué)元件，要把它們放在資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途將白光光源(圖放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長乙所示，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)如圖丁所示.已知雙縫間距為 0.5 mm，從雙縫到屏的距離為 1 m，則圖丙中 游標(biāo)卡尺的示數(shù)為 mm.圖丁中游標(biāo)尺的示數(shù)為 mm.實驗時測量多條干涉條