资源简介

《高中物理实验》
用双缝干涉实验
测量光的波长
目录
01
02
03
04
实验仪器及步骤
数据分析及处理
误差分析及讨论
实验目的及原理
05
实验的典型例题
目录
CONTENTS
PART 01
实验目的及原理
实验目的
了解实验装置,知道实验原理及需要测量的物理量。
知道滤光片和遮光筒的作用,知道测量头的使用方法，会测量亮条纹的间距。
知道获得干涉图样的实验操作要求,理解实验中满足干涉条件的方法。
会用控制变量的方法分别研究光的颜色、双缝距离等与条纹间距的关系。
会设计实验数据记录表并记录数据,会根据给出的波长表达式计算不同颜色光的波长。
实验原理
在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，让灯泡发出的光先通过滤光片变成单色光，再通过单缝片把单色光变成线光源，最后通过双缝片形成两束相干光源。
用双缝干涉实验测量光波波长的表达式是????=?????????????，需要测量的物理量是相邻亮条纹(或暗条纹)的间距Δx、双缝间距d(已知)和双缝与光屏的距离l。
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实验原理
双缝到屏距离l的测量:可以用刻度尺测出
?x的测量：相邻两条亮条纹间的距离?x需用测量头测出。测量头通常有两种（图4.4-2），但都由分划板、目镜、手轮等构成。转动手轮，分划板会左右移动。测量时，应使分划板的中心刻线与条纹的中心对齐（图4.4-3），记下此时手轮上的读数。然后转动测量头，使分划板中心刻线与另一条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数。两次读数之差表示这两个条纹间的距离?x。
PART 02
实验仪器及步骤
实验仪器
光具座、低压电源、光源、凸透镜、不同颜色的滤光片(2个)单缝片、不同间距的双缝片(2个)、遮光筒、测量头、目镜。
实验步骤
1.把光源、凸透镜、遮光筒安装在水平放置的光具座上,并使三者的中心线共轴。
2.打开光源对光源的高度和位置进行微调,使它发出的光能够沿着遮光筒的轴线传播。
3.在遮光筒左端安装双缝片,对遮光筒进行微调,使光能够沿着遮光筒的轴线传播。
4.在遮光筒左侧安装单缝片，在遮光筒的右端安装好测量头和目镜,通过调节拨杆,使单缝片与双缝片互相平行，直至通过目镜能观察到干涉图样。
实验步骤
5.观察白光的双缝干涉图样
7.使测量头中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,单方向转动手轮,使分划板中心刻线移动,并与第n 条亮条纹的中央对齐,记下手轮的读数a2。a1与a2的差即为第1条至第n条亮条纹间的间距a则相邻亮条纹间的间距是?????=?????????????，设计表格记录数据。
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8.记下双缝间的距离d及双缝片至光屏的距离根据公式????=?????????????计算红光波长。
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9.更换一个间距不同的双缝片,重复测量、计算,记录数据,计算红光波长的平均值。
10.换用绿色滤光片,重复上述实验
6.在单缝片和光源之间放上红色滤光片，观察红光的干涉图样。
注意事项
1.仪器所用的灯泡，其灯丝冷电阻较小，如果一开始就用12V电压，往往会由于电流过大而使电源的保险丝烧断或过载保护因此，加在灯泡上的电压应逐挡升高至12V,使用时不得超过12V。建议使用汽车或摩托车双灯丝灯泡，可直接打到12V。
2.在读取a1至a2的整个过程中，不能拨动拨杆或转动测量头,否则会引起干涉条纹移动而使读数无效。
3.测量条纹间距时,测量头中分划板中心线必须与条纹的中央对齐
4.本实验仪器型号不同,则测量头也不同，须掌握正确读数方法。
PART 03
数据分析及处理
数据处理及分析
【数据记录】
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}数据记录
红光
绿光
第1次
第2次
第1次
第2次
双缝间距d/m
双缝片到屏的距离 l/m
手轮读数a1/m
手轮读数a2/m
移动条纹数n -1
相邻亮条纹间距Δx/m
波长a/m
波长平均值λ/m
数据处理及分析
【实验结论】
1.红光的波长是______________;
2.绿光的波长是______________.
PART 04
误差分析及讨论
问题讨论及误差分析
误差分析：本实验产生误差的主要原因有哪些？
测定单色光的波长，其误差主要由测量引起，条纹间距Δx测量不准，或双缝到屏的距离测不准都会引起误差，但都属于偶然误差，可采用多次测量取平均值的方法来减小误差。
问题：为什么不直接测相邻亮条纹的间距Δx，而要测条亮条纹的间距?
为了减小测量误差，可测多个亮条纹间的距离，再求出相邻两个条纹间的距离。例如，可测 n个亮条纹间的距离a，再求出相邻两个亮条纹间的距离?????=?????????1
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PART 05
实验的典型例题
双缝干涉实验装置如图所示，光源发出的光经滤光片(装在单缝前)成为单色光， 把单缝照亮。单缝相当于一个线光源， 它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏， 我们可以在这个屏上观察到干涉条纹，并根据测量的量计算出光的波长。
(1)为了使射向单缝的光更集中，图1中仪器A是__________(填“凹透镜”或“凸透镜”)。
实验的典型例题
凸透镜
(2) 用测量头测量条纹间的距离：先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图
2所示;然后转动测量头，使分划板中心刻线与第n条亮条纹中心对齐， 此时手轮上的示数如图3所示。图2读数x1=__________mm，图3读数n=__________mm。
(3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离L，已知双缝的间距d。
(4)根据以上实验数据，求得单色光波长的表达式为λ=__________.(用第(2)(3)中的字母表示)。
实验的典型例题
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