实验二:用双缝干涉测量光的波长一、实验目的1.观察白光及单色光的双缝干涉图样
2.掌握用公式 Δx=λ 测定单色光的波长的方法
二、实验原理1.相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离 Δx 与入射光波长 λ 之间的定量关系推导如图所示,双缝间距为 d,双缝到屏的距离为 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 PS1=r1,PS2=r2
在线段 PS2上作 PM=PS1,则 S2M=r2-r1,因 d≪l,三角形 S1S2M 可看作直角三角形
有 r2-r1=dsin θ(令∠S2S1M=θ)①另:x=ltan θ≈lsin θ②由①②得 r2-r1=d,若 P 处为亮纹,则 d=±kλ(k=0,1,2,…),解得 x=±kλ(k=0,1,2,…),相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距 Δx=λ
2.测量原理由公式 Δx=λ 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,只要测出相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹)中心间距 Δx,即可由公式 λ=Δx 计算出入射光波长的大小
3.测量 Δx 的方法测量头由分划板、目镜、手轮等构成,如图甲所示,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(或向右)移动至分划板的中心刻线与条纹的中心对齐,记下此时读数,再转动手轮,用同样的方法测出 n 个亮条纹间的距离 a,则可求出相邻两亮条纹间的距离 Δx=
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
四、实验步骤1.将光源、遮光筒、光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