【学霸笔记：同步精讲】28 第四章 4．实验：用双缝干涉测量光的波长 讲义--高中人教版物理选择性必修第一册

4．实验：用双缝干涉测量光的波长 [实验目标]　1．掌握双缝干涉测量波长的原理。2．学会安装实验器材，并能进行正确的实验操作、测量光的波长。 1．实验目的 (1)了解光波产生稳定的干涉现象的条件。 (2)观察白光及单色光的双缝干涉图样。 (3)测定单色光的波长。 2．实验原理：如图所示，两缝之间的距离为d，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略。 两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0＝l，则相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距Δx＝λ。若已知双缝间距，再测出双缝到屏的距离l和条纹间距Δx，就可以求得光的波长。 3．实验器材：双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头；另外，还有学生电源、导线、刻度尺等。 4．实验步骤 (1)将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示。 (2)接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。 (3)调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。 (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，两者间距5～10 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。 5．数据处理 (1)安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。 (2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，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，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮条纹，两条纹间距为a＝|a2－a1|，则相邻两条亮条纹间的距离Δx＝＝。 (3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的)。 (4)重复测量、计算，求出波长的平均值。 6．误差分析 (1)光的波长很小，Δx、l的测量误差对波长λ的影响很大。 (2)在测量l时，一般用毫米刻度尺；而测Δx时，用千分尺且采用“累积法”。 (3)多次测量求平均值。 7．注意事项 (1)双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件。 (2)滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去。 (3)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、双缝平行且竖直，间距大约为5～10 cm。 (4)测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心。 类型一　实验操作过程及仪器读数 【典例1】　1801年，英国的物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。在托马斯·杨的双缝干涉实验中，利用双缝干涉可以测量光波的波长。某同学想利用双缝干涉实验来测量某种单色光的波长，该同学所使用的装置如图甲所示，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃屏、目镜。 (1)M、N、P三个光学元件依次为_____。 A．滤光片、单缝、双缝 B．单缝、滤光片、双缝 C．单缝、双缝、滤光片 D．滤光片、双缝、单缝 (2)该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现分划板的中心刻线与亮条纹未对齐，如图乙所示，下列操作中可使中心刻线与亮条纹对齐的是_____。 A．仅转动目镜 　 B．仅转动双缝 C．仅转动手轮 　 D．仅转动测量头 (3)通过调整，该同学从目镜中看到如图丙所示的图像，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准a时，手轮的读数x1＝1.002 mm，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b时，手轮的读数如图丁所示，x2＝_____ mm。 (4)计算通过单缝的光波波长的表达式为λ＝_____，若已知双缝间距d＝2.0×10-4 m，双缝到屏的距离l＝1.0 m，则待测光的波长为_____ nm。(结果保留三位有效数字) (5) 若想减少从目镜中观察到的条纹个数，该同学可以_____。 A．将单缝向双缝靠近 B．将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动 C．将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更大的双缝 (6) 下列现象中 ... ...