1、课标版 物理第 7讲 实验 ： 用双缝干涉测光的波长实验目的 1.了解光波产生稳定的干涉现象的条件。2.观察白光和单色光的双缝干涉图样。3.测定单色光的波长。实验原理 单色光通过单缝后 ,经双缝产生稳定的干涉图样 ,图样中相邻两条亮 (暗 )条纹间的距离 x与双缝间的距离 d、双缝到屏的距离 l、单色光的波长 之间满足 = 。实验器材 双缝干涉仪 (由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成 ),另外还有学生电源、导线、刻度尺。教材研读实验步骤 1.观察干涉条纹(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。如图所示。(2)接好电源 ,打开开关 ,使灯丝正常发光。(3)
2、调节各器件的高度 ,使光源灯丝发出的光能沿遮光筒的轴线到达光屏。(4)安装双缝和单缝 ,中心大致位于遮光筒的轴线上 ,使双缝与单缝的缝平行 ,二者间距约 510 cm,这时 ,可观察白光的干涉条纹。(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)使分划板中心线对齐某条亮条纹的中央 ,记下手轮上的读数 a1,将该条纹记为第 1条亮条纹 ;转动手轮 ,使分划板中心线移动至另一亮条纹的中央 ,记下此时手轮上的读数 a2;将该条亮纹记为第 n条亮条纹 ,则相邻两亮条纹间距 x= 。(3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离 l
3、(d是已知的 )。(4)重复测量、计算 ,求出波长的平均值。数据处理 1.条纹间距 x= 。2.波长 = x。3.计算多组数据 ,求 的平均值。注意事项 1.双缝干涉仪是比较精密的仪器 ,应轻拿轻放 ,且注意保养。2.安装时 ,注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上 ,并使单缝、双缝平行且间距适当。3.光源灯丝最好为线状灯丝 ,并与单缝平行且靠近。4.照在光屏上的光很弱 ,主要原因是灯丝与单缝、双缝 ,测量头与遮光筒不共轴所致 ;干涉条纹不清晰的一般原因是单缝与双缝不平行所致 ,故应正确调节。误差分析 1.双缝到屏的距离 l的测量存在误差。2.测条纹间距 x带来的误差 :
4、(1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度。(2)误认为 x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。考点一 实验原理与操作典例 1 在 “ 用双缝干涉测光的波长 ” 实验中 :(1)实验装置采用双缝干涉仪 ,它由各部分光学元件在光具座上组成 ,现准备了下列仪器 :A.光源 ,B.双缝片 ,C.单缝片 ,D.滤光片 ,E.光屏 (其中双缝片和光屏连在遮光筒上 )。把以上仪器安装在光具座上时 ,正确的排列顺序是 。(2)(多选 )关于本实验 ,正确的说法是 ( )A.实验时应调节各器件
5、中心共轴 ,并且单缝和双缝的缝应相互平行B.观察到的白光的干涉图样是 :可以看到彩色的干涉条纹 ,中央为一条白亮的零级干涉条纹 ;彩色条纹的排列 ,以零级亮条纹为中心左右对称 ,在第一级亮条纹中紫色在最外侧考点突破C.看到白光的干涉条纹后 ,在单缝前面放上红色或绿色滤光片 ,即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹 ,且红条纹的间距比绿条纹的间距大D.测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数答案 (1)ADCBE( 或 EBCDA) (2)ACD解析 (1) 双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确顺序为 :光源、滤光片、单缝片、双缝片、光屏 ,或把它们全部倒过来也可 ,因此 ,答案为
6、AD-CBE或 EBCDA。(2)实验时应使各器件的中心位于遮光筒的轴线上 ,且使单缝与双缝平行 ,A正确 ;白光的干涉图样是彩色条纹 ,中央为白色亮条纹 ,在第一级亮条纹中红色在最外侧 ,B错误 ;由 x= 得红条纹的间距大于绿条纹的间距 ,C正确 ;为了减小误差 ,应使分划板的中心刻线对齐条纹中心再读数 ,D正确。1-1 某同学在做双缝干涉实验时 ,安装好实验装置 ,在光屏上却观察不到干涉图样 ,这可能是由于 ( )A.光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致 ,相差较大B.没有安装滤光片C.单缝与双缝平行D.光源发出的光束太强答案 A 安装实验器件时要注意使光束的中央轴线与遮光筒的轴线重合 ,光源与光屏正面相对 ,滤光片、单缝和双缝要在同一高度 ,中心位置在遮光筒轴线上 ,单缝与双缝要相互平行 ,还要使光源发出的光不要太暗 ,才能使实验成功 ,本实验如果没有安装滤光片 ,则会观察到彩色干涉条纹 ,故选 A。1-2 用双缝干涉测光的波长 ,实验中采用双缝干涉仪 ,它包括以下元件 :A.白炽灯 B.单缝片C.光屏 D.双缝E.遮光筒 F.滤光片(其中双缝和光屏连在遮光筒上 )
