第 4 节实验: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.相邻亮纹(或暗纹)间的距离 Δx 与入射光波长 λ 之间的定量关系推导如图 1341 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 可看做直角三角形
图 1341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…),相邻两亮纹或暗纹的中心间距: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 1342 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 个亮纹间的距离 a,则可求出相邻两亮纹间的距离 Δx=
图 1342三、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.器材的安装与调整(1)先将光源(线状光源)、遮光筒依次放于光具座上,如图 1343 所示,调整光源的高度