1、学案 2 学生实验：用双缝干涉测量光的波长 学习目标定位 1. 了 解用双缝干涉测量光的波长的实验原理.2.知道影响干涉条纹间距的 因素.3.观察白光及单色光的干涉图样.4.能够利用双缝干涉实验测量单色光的波长 1单色光干涉图样的特点：中央为 条纹，两边是 的条纹 2用游标为 20 分度的卡尺测量某物体的长度时，示数如图 1 甲所示，读数为 cm，用螺旋 测微器测另一物体的长度时，示数如图乙所示，读数为 mm. 图 1 1单色光发生双缝干涉时，相邻两条亮条纹(或暗条纹) 的中心距离是 x . ld 2实验器材 双缝干涉实验仪(包括：光具座、光源、 、滤光片、 、 、遮 光管、光屏及 ，其中测量
2、头又包括：游标尺、分划板、滑块座、滑块、目镜、 手轮等)、学生电源、导线、米尺 3条纹间距 x 的测定 如图 2 甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，测量时先转动测量头使分化板的中 心刻线对齐某条亮条纹的中央，如图乙所示，记下手轮上的读数 x1；转动手轮，使分化板 中心刻线移至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数 x2，得出 n 个亮条纹 间的距离为 x|x2 x1|，则相邻两亮条纹间距 x . |x2 x1|n 1 图 2 一、实验原理 1观察干涉图样：光源发出的光经 成为单色光，单色光通过 后相当于 线光源，经 产生稳定的干涉图样，通过屏可以观察到 的 干涉条纹如 果用白光通过双缝
3、可以观察到 条纹 2测量光的波长：若双缝到屏的距离用 l 表示，双缝间的距离用 d 表示，相邻亮条纹间的 距离用 x 表示，则入射光的波长为 .实验中 d 是已知的，测出 l、x 即可测出光波 dxl 长 . 二、实验步骤(如图 3 所示为安装仪器示意图 ) 图 3 1把遮光管架在支架环上，其轴线与光具座的导轨基本平行 2在遮光管的一端装上双缝，并转动双缝座，使双缝与水平面 再装好单缝管 3让灯泡灯丝及透镜中心与单缝中心 灯丝与单缝之间的距离约为 25 cm.点亮灯 泡，上下或左右调节灯泡，使灯丝的放大像及缩小像均成在 4在遮光管的另一端装上测量头在单缝管上装上拨杆，边观察，边左右移动拨杆，以
4、调 节单缝与双缝 ，直至看到白光的干涉条纹最清 晰 5测量单色光波长时，在单缝前面加上红色或绿色滤光片即可看到 或 的干涉条纹，再调节目镜，就能同时清晰地看到分划线和干涉条纹，然后绕光轴转动测量 头，使分划线与干涉条纹 ，固定好测量头后即可进行测量 6先移动测量头上的手轮，把分划线对准最左边的一条干涉亮条纹或者暗条纹，并记下它 在游标尺上的读数 x1，然后转动手轮， 把分划线移向右边，并对准第 n 条( 一般 n 可取 7 左右)干涉亮条纹或暗条纹，这时游标尺的读数为 xn，则相邻两条亮条纹或暗条纹之间的 距离为 x . xn x1n 1 待测的光波波长为： . dxl dl xn x1n 1
5、 式中 d 为 ，其数值刻在双缝座上，一块为 0.250 mm，另一块为 0.200 mm.l 为双 缝至光屏(即分划板)之间的距 离，当遮光管未接长管时，l600 mm；当遮光管接上长管后， l700 mm. 7改变双缝间的距离 d，重复上面步骤再测量一次 三、注意事项 1单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的中心轴线上，双缝到单缝的距离应相 等 2测双缝到屏的距离 l 时用毫米刻度尺多次测量取平均值 3测条纹间距 x 时，用测量头测出 n 条亮条纹间的距离 a，求出相邻两条亮条纹间的距 离 x . an 1 四、误差分析 实验中的双缝间距 d 是 器材本身给出的，因此本实验要注意 x
6、 的测量光波的波长很小， x 的测量对波长的影响很大 x 利用测量头测量可利用“累积法”测 n 条亮条纹间的距离 a，再求 x ，并且采 an 1 用多次测量求 x 的平均值的方法进一步减小误差 例 1 如图 4 所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝 S 时，在光屏 P 上观察到干涉条 纹要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以( 红 绿 紫)( ) 图 4 A增大 S1 与 S2 的间距 B减小双缝屏到光屏的距离 C将绿光换为红光 D将绿光换为紫光 例 2 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图 5 所示双缝间的距离 d3 mm. 图 5 (1)若测定红光的波长，应选用_色的滤光片实验时
7、需要测定的物理量有 _ 和_ (2)若测得双缝与屏之间的距离为 0.70 m，通过测量头( 与螺旋测微器原理相似，手轮转动一 周，分划板前进或后退 0.500 mm)观察第 1 条亮条纹的位置如图 6 甲所示，观察第 5 条亮 条纹的位置如图乙所示则可求出红光的波长 _m. 图 6 例 3 (2014全国大纲17)在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为 589 nm 的光，在距双 缝 1.00 m 的屏上形成干涉图样图样上相邻两明纹中心间距为 0.350 cm，则双缝的间距为 ( ) A2.06107m B2.06 104m C1.68104m D1.68 103m 1某同学在做双缝干涉实验时，
8、按装置图安装好实验装置，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单缝与双缝不平行 D光源发出的光束 太强 2双缝干涉实验中，要使屏上单色光的干涉条纹之间的距离变宽，可采取以下办法：(1) _；(2)_；(3)_为测量红光的波长，现测得屏上 6 条亮条纹间的距离为 7.5 mm，已知双缝间的距离为 0.5 mm，双缝到光屏的距离为 1 m， 则此红光的波长为_ 3在“双缝干涉测光的波长”实验中，调节分划板的位置，使分划板的中心刻线对齐中央 明条纹的中 心，此时螺旋测微器的读数如图 7 甲所示 ，转动手轮，使分划板向一侧移动， 使分划板的中心刻线对齐第 3 条明条纹的中心，此时螺旋测微器的读数如图乙所示已知 双缝间距 d1.5 mm，双缝到屏的距离 l1.00 m，则被测光的波长为多少？ 图 7
