高中物理 第4章 光的波动性 2 用双缝干涉仪测定光的波长学案 沪科版选修3-4-沪科版高二选修3-4物理学案VIP免费

用双缝干涉仪测定光的波长1.通过实验，学会运用光的干涉测定光的波长.2.更进一步理解光产生干涉的条件及探究干涉条纹的间距与哪些因素有关.（重点、难点）一、实验目的1.会推导相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是Δx＝λＷ.2.观察白光及单色光的双缝干涉图样.3.测单色光的波长.二、实验器材光具座、单缝片、双缝片、滤光片（红、绿各一片）、遮光筒、光源、测量头（目镜、游标尺、分划板、滑块、手轮）.三、实验原理1.如果双缝光源的相位相同，双缝到屏上任一点P的路程差等于波长的整数倍时，加强（亮条纹）；等于半波长的奇数倍时，减弱（暗条纹）.屏上应出现明暗相间的条纹.2.光通过双缝干涉仪上的单缝和双缝后，得到振动情况完全相同的光，它们在双缝后面空间相互叠加，会发生干涉现象.若用单色光照射，在屏上会得到明暗相间的条纹；若用白光照射，可观察到屏上出现彩色条纹.3.由公式λ＝Δx可计算波长.其中双缝间距离d是已知的，双缝到屏的距离可以用米尺测出，条纹间距Δx用测量头测出.四、实验步骤1.按图所示安装仪器.2.将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的中心轴线上.3.使光源发光，在光源和单缝之间加红（或绿）色滤光片，让通过后的条形光斑恰好落在双缝上，通过遮光筒上的测量头，仔细调节目镜观察单色光的干涉条纹，撤去滤光片，观察白光的干涉条纹（彩色条纹）.4.加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，分划板的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下手轮的读数，然后继续转动使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐另一条纹中心，记下此时手轮读数和移过分划板中心刻度线的条纹数n.5.将两次手轮的读数相减，求出n条亮纹间的距离a，利用公式Δx＝，算出条纹间距，然后利用公式λ＝Δx，求出此单色光的波长λ.6.换用另一滤光片，重复步骤3、4，并求出相应的波长.测波长的注意事项及误差分析1.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）纹的中心.(4)要多测几个亮纹（或暗纹）中心间的距离，再求Δx.(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、测量头及遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行.2.误差分析本实验为测量性实验，因此应尽一切办法减小有关测量的误差，实验中的双缝间距d是器材本身就给出的，因此只需注意对L和Δx的测量.(1)L的测量虽然因本实验中，双缝到屏的距离非常长，L的测量误差影响不太大，但是也应该尽量用米尺（精确到mm）准确去测定，如果可能，可多次测量求平均值.(2)条纹间距Δx的测定①分划板的调节，分划板上的刻线形状如图所示，一条水平刻线，三条竖直刻线，待视场中出现清晰的干涉条纹后，使竖直刻线与干涉条纹平行，若不平行，松开测量头上的紧固螺钉，转动测量头使其平行.②若直接测相邻两亮纹的间距Δx，相对误差较大，可如图那样，转动手轮，使分划板中心刻线对齐左侧某一条清晰亮纹（或暗纹），记下游标尺读数x1；然后使分划板右移，让竖直中央刻线与第七条亮（或暗）纹对齐，记下游标尺读数x7，则Δx＝.③分划板刻线能否与干涉条纹对齐，对测量结果影响很大，由于亮、暗条纹的界线不清晰、具体的对齐方法如下：把亮（或暗）纹嵌在分划板两条短刻线之间，使条纹的两边缘与短刻线的距离相等，这时即为对齐，如图所示.④为更有效地减小实验误差，x1、x7的读数应重复测几次，取其平均值.现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片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)本实验的步骤是：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）测量数条亮纹间的距离.在操作步骤②时还应注意和Ｗ.(3)将测量...