實驗：用雙縫干涉測量光的波長 高二上學期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

實驗:用雙縫干涉測量光的波長學習目標1.掌握由

測光的波長的原理，并能測單色光波長。

2.觀察單色光的雙縫干涉圖樣，掌握測量頭測量條紋間距的方法。問題1:雙縫干涉中相鄰亮(暗)條紋中心間距公式？(1)測雙縫之間的距離d(2)測縫與屏之間的距離L(3)測相鄰亮（暗）兩條紋間的距離△x問題2.計算波長需要測什么？實驗:用雙縫干涉測量光的波長一.實驗原理如圖所示，相鄰兩條亮(暗)條紋間的距離Δx與入射光波長λ，雙縫S1、S2間距離d及雙縫與屏的距離l滿足關系式Δx＝dl/λ，因此，只要測出Δx、d、l即可測出波長λ二.實驗裝置毛玻璃屏三.實驗器材:光具座,光源,濾光片,單縫,雙縫,遮光筒,毛玻璃屏,測量頭,學生電源,導線,刻度尺,(或凸透鏡)測量頭分類：分劃板(一塊小板),目鏡,螺旋測微器（或游標卡尺）,手輪(轉(zhuǎn)動手輪時,分劃板會左右移動)游標卡尺式測量頭螺旋測微器式測量頭測量頭結構：測量頭使用方法：使分劃板的中心刻線與第1條亮（或暗）條紋的中心對齊，記下此時手輪上的讀數(shù)a1，然后轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板中心刻線移動至第n條亮（或暗）條紋的中心對齊,再次記下手輪上的讀數(shù)a2.則相鄰亮（或暗）條紋的中心間距為：(1)將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。(2)接好光源，打開開關，使白熾燈正常發(fā)光。調(diào)節(jié)各部件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線到達光屏。(3)安裝單縫和雙縫，中心位于遮光筒的軸線上，使雙縫和單縫的縫平行。四.實驗步驟2.觀察與記錄(1)調(diào)單縫與雙縫間距為5～10cm時，觀察白光的干涉條紋。(2)在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋。(3)調(diào)節(jié)測量頭，使分劃板中心刻度線對齊第1條亮條紋的中心，記下手輪上的讀數(shù)a1；轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板向一側移動，當分劃板中心刻度線與第n條相鄰的亮條紋中心對齊時，記下手輪上的刻度數(shù)a2，則相鄰兩亮條紋間的距離Δx(4)換用不同的濾光片，測量其他色光的波長。2.使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋的中央，記下手輪上的讀數(shù)a1，將該條紋記為第1條亮紋；轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線移動至另一亮條紋的中央，記下此時手輪上的讀數(shù)a2，將該條紋記為第n條亮紋，則相鄰兩亮條紋間距：測量頭的讀數(shù)1.安裝測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋。五、數(shù)據(jù)處理六.注意事項1.雙縫干涉儀應輕拿輕放,不要隨便拆解，記住儀器擺放順序2.濾光片、單縫、雙縫、目鏡等如有灰塵，應用擦鏡紙輕輕擦去。4.單縫、雙縫平行且豎直，間距大約5～10cm。3.光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上5.若出現(xiàn)在光屏上的光很弱（無條紋），由于不共軸所致6.若干涉條紋不清晰，與單縫和雙縫是否平行有很大關系7.測量頭在使用時應使中心刻度線對應著亮(暗)條紋的中心8.光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行靠近。7.誤差分析1.雙縫到屏的距離l的測量存在誤差。2.測條紋間距Δx帶來的誤差如下：(1)干涉條紋沒有調(diào)整到最清晰的程度。(2)誤認為Δx為亮(暗)條紋的寬度。(3)分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于條紋中心。(4)測量多條亮條紋間的距離時讀數(shù)不準確，此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清。1.某同學利用如圖甲所示的裝置測量某種單色光的波長。實驗時，接通電源使光源正常發(fā)光；調(diào)整光路，從目鏡中可以觀察到干涉條紋?；卮鹣铝袉栴}：(1)若想增加目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，該同學可________。A.將單縫靠近雙縫

B.將屏靠近雙縫C.將屏遠離雙縫

D.使用間距更大的雙縫(2)某次測量時，雙縫的間距為0.300mm，測得屏與雙縫間的距離為1.20m，當分劃板的中心刻線對準第1條亮條紋的中心時讀數(shù)x1＝2.310mm，對準第5條亮條紋的中心時讀數(shù)如圖乙所示，則讀數(shù)x2＝________mm，所測單色光的波長為________nm。2.在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中，實驗裝置如圖4所示。(1)單縫寬度為h，雙縫間距為d，雙縫與屏距離為l，當采取下列四組數(shù)據(jù)中的哪一組時，可能在光屏上觀察到清晰可辨的干涉條紋________(填正確答案標號)。A.h＝10mm，d＝0.2mm，l＝10cmB.h＝10mm，d＝10mm，l＝80cmC.h＝1mm，d＝0.2mm，l＝80cmD.h＝1mm，d＝10mm，l＝10cm(2)當測量頭中的分劃板中心刻線對齊某條紋的中心時，手輪上的示數(shù)如圖5所示，讀數(shù)為________mm。(3)如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，如圖6所示。則在這種情況下波長的測量值________(填“大于”“小于”或“等于”)實際值。(1)通過洛埃德鏡在屏上可以觀察到明暗相間的干涉條紋，這和雙縫干涉實驗得到的干涉條紋一致。如果S被視為其中的一個縫，________相當于另一個“縫”。(2)實驗中已知單縫S到平面鏡的垂直距離h＝0.15mm，單縫到光屏的距離D＝1.2m，觀測到第3個亮條紋中心到第12個亮條紋中心的間距為22.78mm，則該單色光的波長λ＝________m(結果保留1位有效數(shù)字)。(3)以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離________。A.將平面鏡稍向上移動一些B.將平面鏡稍向右移動一些C.將光屏稍向右移動一些D.將光源由紅色光改為綠色光3.洛埃德提出了一種更簡單的觀察干涉的裝置。如圖所示，單色光從單縫S射出，一部分入射到平面鏡后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上兩光束交疊區(qū)域里將出現(xiàn)干涉條紋。單縫S通過平面鏡成的像是S′。【例1】4.光片E等光學元件，要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉實驗裝置，用以測量紅光的波長。(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學元件，由左到右，表示各光學元件的字母排列順序應C、______、_____、_____、A。EDB(2)本實驗的步驟有：①取下遮光筒左側的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能沿遮光筒的軸線把屏照亮；②按合理的順序在光具座上放置各光學元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；③用刻度尺測量雙縫到屏的距離；④用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮條紋間的距離。在操作步驟②時還應注意______________________________________和_______________________________。放置單縫、雙縫時，必須使縫平行單縫、雙縫間的距離要適當（3）利用雙縫干涉測定單色光波長時，第一次分劃板中心刻線對齊A條紋中心(圖甲)，游標卡尺的