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1、精品教案可编辑4.2 用双缝干涉仪测定光的波长一、实验目的1.了解光波产生稳定干涉图样的条件.2.观察白光及单色光的双缝干涉图样.3.掌握用公式xld测定波长的方法.4.会用测量头测量条纹间距离.二、实验原理1.相邻明纹(暗纹)间的距离x与入射光波长之间的定量关系推导如图 4-2-1所示，双缝间距d，双缝到屏的距离l.双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0.对屏上与P0距离为x的一点P，两缝与P的距离PS1r1，PS2r2.在线段PS2上作PMPS1，则S2Mr2r1，因d?l，三角形S1S2M可看作直角三角形.有：r2r1dsin(令S2S1M).图 4-2-1则：xltan lsin
2、 有：r2r1dxl若P处为亮纹，则dxlk，(k0,1,2，)解得：xkld.(k0,1,2，)相邻两亮纹或暗纹的中心距离：xld.精品教案可编辑2.测量原理由公式 xld可知，在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；l是双缝到屏的距离，可以测出，那么，只要测出相邻两明条纹(或相邻两暗条纹)中心间距x，即可由公式dlx计算出入射光波长的大小.3.条纹间距 x的测定如图 4-2-2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，让分划板中心刻线与干涉条纹平行，然后转动手轮，使分划板向左(向右)移动至分划板的中心刻线与条纹的中心对齐，如图4-2-2乙所示记下此时读数，再转动手轮，
3、用同样的方法测出n个亮纹间的距离a，可求出相邻两亮纹间的距离xan1.图 4-2-2三、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、光屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺.一、实验步骤1.观察双缝干涉图样(1)将光源、遮光筒、光屏依次安放在光具座上，如图4-2-3所示精品教案可编辑图 4-2-3(2)接通电源，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，两者间距为 510 cm.这时可观察白光的干涉条纹.(5)在单缝和光
4、源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹.2.测定单色光的波长(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；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；并记下两次测量的亮条纹数n，则相邻两亮条纹间距x|a2a1|n 1.(3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离L.(4)将测出的L、x代入 xLd求出光波的波长.(5)重复测量、计算，求出波长的平均值.(6)换用不同颜色的滤光片，重复实验.二、数据处理(1)对每次测量由公式x|a2a1|n 1计算相邻两亮条纹间距.(2)对每次测量用公式xld计算光波的波长.
5、(3)对每种单色光的多次测量值求平均值作为该单色光波长的测量值.精品教案可编辑三、注意事项(1)放置单缝和双缝时，必须使缝平行.(2)要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上.(3)测量头的中心刻线要对应着亮(或暗)条纹的中心.(4)要多测几个亮条纹(或暗条纹)中心间的距离，再求x.(5)调节的基本依据是：照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行.四、误差分析本实验的误差主要来源于以下两个方面：(1)l的测量误差因本实验中，双缝到屏的距离非常长，l的测量误差不太大，但也应选用mm 刻度尺测量，并用多次测量求
6、平均值的办法减小误差.(2)测条纹间距x带来的误差干涉条纹没有调到最清晰的程度.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.测量多条亮条纹间距时读数不准确.实验探究 1 实验操作过程及仪器读数在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如下图4-2-4)：图 4-2-4(1)下列说法哪一个是错误的_.(填选项前的字母)A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B.测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐精品教案可编辑C.为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距xan1(2)测量某亮纹位置时，手轮上的
7、示数如图4-2-5所示，其示数为_mm.图 4-2-5【解析】(1)放上单缝和双缝后，由于发生干涉现象没法调节光源的高度，故A 项错误.(2)按读数规则，读出示数为：1.5 mm 47.0 0.01 mm1.970 mm.【答案】(1)A(2)1.970实验探究 2 实验数据处理利用双缝干涉测定单色光波长，某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时(图 4-2-6甲)，游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时(图乙)，游标卡尺的示数如图丁所示，已知双缝间距为0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图丙中游标卡尺的示数为_ mm.图丁游标卡尺的示数为_ mm.在实验中，所测单色光的波长为_ m.在本实验中如果在双缝上各有一个红色和绿色滤光片，那么在光屏上将_(选填“能”或者“不能”)看到明暗相间的条纹.图 4-2-6【解析】根据游标卡尺的原理，可读出图丙的示数为11.4 mm；图丁的示数是16.8 精品教案可编辑mm.y16.8 11.44mm 1.35 mm.又根据 yld，则dyl 6.75 107 m.当在双缝上各有一个红色和绿色滤光片时，不满足干涉条件，故不能看到明暗相间的条纹.【答案】11.4 16.8 6.75 107不能