实验:用双缝干涉测量光的波长 学习目标 1.掌握由 测光的波长的原理,并能测单色光波长。 2.观察单色光的双缝干涉图样,掌握测量头测量条纹间距的方法。 问题1:双缝干涉中相邻亮(暗)条纹中心间距公式? (1)测双缝之间的距离d (2)测缝与屏之间的距离L (3)测相邻亮(暗)两条纹间的距离△x 问题2.计算波长需要测什么? 实验:用双缝干涉测量光的波长 一.实验原理 如图所示,相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx与入射光波长λ,双缝S1、S2间距离d及双缝与屏的距离l满足关系式Δx=dl/λ,因此,只要测出Δx、d、l即可测出波长λ 二.实验装置 毛玻璃屏 三.实验器材:光具座,光源,滤光片,单缝,双缝,遮光筒,毛玻璃屏,测量头,学生电源,导线,刻度尺,(或凸透镜) 测量头分类: 分划板(一块小板),目镜,螺旋测微器(或游标卡尺),手轮(转动手轮时,分划板会左右移动) 游标卡尺式测量头 螺旋测微器式测量头 测量头结构: 测量头使用方法: 使分划板的中心刻线与第1条亮(或暗)条纹的中心对齐,记下此时手轮上的读数a1,然后转动手轮,使分划板中心刻线移动至第n条亮(或暗)条纹的中心对齐,再次记下手轮上的读数a2 .则相邻亮(或暗)条纹的中心间距为: (1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。(2)接好光源,打开开关,使白炽灯正常发光。调节各部件的高度,使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。(3)安装单缝和双缝,中心位于遮光筒的轴线上,使双缝和单缝的缝平行。 四.实验步骤 2.观察与记录(1)调单缝与双缝间距为5~10 cm时,观察白光的干涉条纹。(2)在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹。(3)调节测量头,使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心,记下手轮上的读数a1;转动手轮,使分划板向一侧移动,当分划板中心刻度线与第n条相邻的亮条纹中心对齐时,记下手轮上的刻度数a2,则相邻两亮条纹间的距离Δx (4)换用不同的滤光片,测量其他色光的波长。 2.使分划板中心刻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条亮纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数a2,将该条纹记为第n条亮纹,则相邻两亮条纹间距: 测量头的读数 1.安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹。 五、数据处理 六.注意事项 1.双缝干涉仪应轻拿轻放,不要随便拆解,记住仪器摆放顺序 2.滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘,应用擦镜纸轻轻擦去。 4.单缝、双缝平行且竖直,间距大约5~10 cm。 3.光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上 5.若出现在光屏上的光很弱(无条纹),由于不共轴所致 6.若干涉条纹不清晰,与单缝和双缝是否平行有很大关系 7.测量头在使用时应使中心刻度线对应着亮(暗)条纹的中心 8.光源灯丝最好为线状灯丝,并与单缝平行靠近。 7.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Δx带来的误差如下:(1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度。(2)误认为Δx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。 1.某同学利用如图甲所示的装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光;调整光路,从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题: (1)若想增加目镜中观察到的条纹个数,该同学可_____。A.将单缝靠近双缝 B.将屏靠近双缝C.将屏远离双缝 D.使用间距更大的双缝(2)某次测量时,双缝的间距为0.300 mm,测得屏与双缝间的距离为1.20 m,当分划板的中心刻线对准第1条亮条纹的中心时读数x1=2.310 mm,对准第5条亮条纹的中心时读数如图乙所示,则读数x2=_____mm,所测单色光的波长为_____nm。 2.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中 ... ...
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