【学霸笔记：同步精讲】23 第四章 第五节 用双缝干涉实验测定光的波长 讲义--高中粤教版物理选择性必修第一册

第五节　用双缝干涉实验测定光的波长 [实验目标]　1．会根据干涉条纹的间距和光的波长之间的关系，确定测量光的波长的实验思路．2．知道两种测量头的操作和读数规则，并获得数据．3．会设计实验方案并正确操作实验器材，得到明显的干涉条纹． 一、实验原理 如图所示，与两缝之间的距离d相比，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．相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是Δx＝λ． 已知双缝间距d，再测出双缝到屏的距离L和条纹间距Δx，就可以求得光波的波长． 二、实验器材 双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、刻度尺． 三、实验步骤 (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． 四、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． 五、误差分析 (1)光波的波长很小，Δx、L的测量对波长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． 六、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5～10 cm． (4)调节的基本依据：照在像屏上的光很弱的主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致；干涉条纹不清晰的主要原因一般是单缝与双缝不平行． (5)测量头在使用时应使分划板中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心． (6)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近． 【典例1】　现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透某光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长． (1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、_____、A． (2)本实验所用的滤光片应选用_____色滤光片，实验时需要测量的物理量是_____和_____． (3)本实验的步骤有： ①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮； ②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上； ③用米尺测量双缝到屏的距离； ④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮(暗)条纹间的距离． 在操作步骤②时还应注意_____和_____． [解析]　(1)滤光片E是从白光中选出单色红光，单缝屏是获取线光源，双缝屏是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上，所以排列顺序为：C、E、D、B、A. (2)红色滤光片能透过红光，而吸收其他颜色的光，所以应选用红色滤光片.根据实验原理，实验时需要测量的物理量有：双缝到屏的距离和n条亮(暗)条纹的距离. (3)在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使单缝与双缝竖直且相互平行； ... ...