高中物理課件實驗用雙縫干涉測量光的波長培訓(xùn)講學(xué)

1、高中物理課件實驗用雙縫干涉測量光的波長二、實驗原理二、實驗原理 (1)相鄰亮條紋相鄰亮條紋(或暗條紋或暗條紋)間的距離間的距離x與入射光波長與入射光波長之間的定量關(guān)系推導(dǎo)：之間的定量關(guān)系推導(dǎo)： 如圖如圖1341所示，雙縫間距為所示，雙縫間距為d，雙縫到屏的距離為雙縫到屏的距離為l。雙縫。雙縫S1、S2的連線的連線的中垂線與屏的交點為的中垂線與屏的交點為P0。對屏上與。對屏上與P0距離為距離為x的一點的一點P，兩縫與，兩縫與P的距離的距離PS1r1，PS2r2。在線。在線段段PS2上作上作PMPS1，則，則S2Mr2r1，因，因dl，三角形，三角形S1S2M可看做直角三角形。有：可看做直角三角形

2、。有：r2r1dsin (令令S2S1M)。 圖圖1341圖圖1342 三、實驗器材三、實驗器材 雙縫干涉儀雙縫干涉儀(包括：光具座、光源、濾光片、單縫、包括：光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、光屏及測量頭，其中測量頭又包括：分劃雙縫、遮光筒、光屏及測量頭，其中測量頭又包括：分劃板、目鏡、手輪等板、目鏡、手輪等)、學(xué)生電源、導(dǎo)線、米尺。、學(xué)生電源、導(dǎo)線、米尺。 四、實驗步驟四、實驗步驟圖圖1343 (1)將光源、遮光筒、毛玻璃光屏依次安放在光具座上，如將光源、遮光筒、毛玻璃光屏依次安放在光具座上，如圖圖1343所示。所示。 (2)接好光源，打開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光。接好光源，打開開關(guān)，

3、使燈絲正常發(fā)光。 (3)調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線到達(dá)調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線到達(dá)光屏。光屏。 (4)安裝雙縫和單縫，中心大致位于遮光筒的軸線上，使雙安裝雙縫和單縫，中心大致位于遮光筒的軸線上，使雙縫與單縫平行，二者間距約為縫與單縫平行，二者間距約為510 cm，這時可觀察到白光的，這時可觀察到白光的干涉條紋。干涉條紋。 (5)在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋。在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋。圖圖1344(3)用刻度尺測量雙縫到光屏的距離用刻度尺測量雙縫到光屏的距離l(d是已知的是已知的)。(4)重復(fù)測量、計算，求出波長的平均

4、值。重復(fù)測量、計算，求出波長的平均值。(5)換用不同的濾光片，重復(fù)實驗。換用不同的濾光片，重復(fù)實驗。 六、注意事項六、注意事項 (1)放置單縫和雙縫時，必須使縫平行。放置單縫和雙縫時，必須使縫平行。 (2)要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一條軸線上。條軸線上。 (3)測量頭的中心刻線要對著亮測量頭的中心刻線要對著亮(或暗或暗)條紋的中心。條紋的中心。 (4)要多測幾條亮條紋要多測幾條亮條紋(或暗條紋或暗條紋)中心間的距離，再求中心間的距離，再求x。 (5)照在像屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫、照在像屏上的光很弱，主要原因是

5、燈絲與單縫、雙縫、測量頭與遮光筒不共軸所致，干涉條紋不清晰一般是因為單縫測量頭與遮光筒不共軸所致，干涉條紋不清晰一般是因為單縫與雙縫不平行。與雙縫不平行。 七、誤差分析七、誤差分析 (1)測雙縫到屏的距離測雙縫到屏的距離l帶來的誤差，可通過選用毫米刻帶來的誤差，可通過選用毫米刻度尺，進(jìn)行多次測量求平均值的辦法減小誤差。度尺，進(jìn)行多次測量求平均值的辦法減小誤差。 (2)測條紋間距測條紋間距x帶來的誤差：帶來的誤差： 干涉條紋沒有調(diào)到最清晰的程度。干涉條紋沒有調(diào)到最清晰的程度。 分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于條紋中心。位于條紋中心。 測

6、量多條亮條紋間距離時讀數(shù)不準(zhǔn)確。測量多條亮條紋間距離時讀數(shù)不準(zhǔn)確。 例例1用雙縫干涉測光的波長，實驗中采用雙縫干涉用雙縫干涉測光的波長，實驗中采用雙縫干涉儀，它包括以下元件：儀，它包括以下元件： A白熾燈白熾燈B單縫片單縫片 C光屏光屏 D雙縫雙縫 E濾光片濾光片(其中雙縫和光屏連在遮光筒上其中雙縫和光屏連在遮光筒上)。 (1)把以上元件安裝在光具座上時，正確的排列順序是：把以上元件安裝在光具座上時，正確的排列順序是：A_(A已寫好已寫好)。 答案答案(1)E、B、D、C(2)ab 例例2在在“用雙縫干涉測光的波長用雙縫干涉測光的波長”實驗中，將雙縫實驗中，將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上

7、，如圖干涉實驗儀按要求安裝在光具座上，如圖1345甲所甲所示，并選用縫間距示，并選用縫間距d0.2 mm的雙縫屏。從儀器注明的的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離l700 mm。然后，。然后，接通電源使光源正常工作。接通電源使光源正常工作。圖圖1345 (1)已知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有已知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50個分個分度。某同學(xué)調(diào)整手輪后，從測量頭的目鏡看去，第度。某同學(xué)調(diào)整手輪后，從測量頭的目鏡看去，第1次映入眼次映入眼簾的干涉條紋如圖乙簾的干涉條紋如圖乙(a)所示，圖乙所示，圖乙(a)中的數(shù)字是該同學(xué)給各中的數(shù)字是該同學(xué)給各暗條紋的編號，此時圖乙暗條紋的編號，此時圖乙(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x11.16 mm；接著再轉(zhuǎn)動手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖丙接著再轉(zhuǎn)動手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖丙(a)所示，此時所示，此時圖丙圖丙(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x2_ mm； 答案答案