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人教版普通高中物理 选择性必修第一册
第四章 光
4.4 实验:用双缝干涉测量光的波长
1.原理：由双缝干涉亮（暗）纹间距的公式
由公式 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Δx，即可由公式 计算出入射光波长的大小。
一、实验思路
2.实验器材:
1.透镜的作用是什么？
2.单缝的作用是什么？
3.滤光片有什么作用？应放在上述装置中哪个位置？
思考：
单缝：作为线光源
双缝：作为两个相干光源
滤光片：装在单缝前，使光成为单色光
毛玻璃屏：在屏上观察干涉条纹
双缝干涉仪、学生电源、导线、刻度尺
一、实验思路
二、物理量的测量
1.双缝的距离 d 可以在实验器材上直接读出
2.双缝到屏的距离 l 的测量：
滤光片
l
可以用刻度尺测出
3.相邻两条亮条纹间距 ?x 的测量：
分划板
目镜
手轮
分划板中心刻线
转动手轮，使分划板的中心刻线与条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数。
继续转动手轮，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。
用双缝干涉仪自带的测量头测量
二、物理量的测量
累计法：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，可测出 n 个亮条纹间的距离 a，再求出相邻两个亮条纹间的距离 。
第1条
第7条
读数：X1
读数：X2
3.相邻两条亮条纹间距 ?x 用双缝干涉仪自带的测量头测量
二、物理量的测量
观察双缝干涉图样
1.将光源、遮光筒依次安放在光具座上。接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。调节二者的高度，使光源灯丝发出的光均匀照亮遮光筒内壁。
2.在遮光筒左端双缝座上安装双缝,保持双缝沿竖直方向，然后用螺丝紧固。再将单缝筒套在双缝座上，使单缝方向与双缝平行后，用螺钉固定单缝筒。
三、进行实验
3.安装凸透镜，使其仍在遮光筒轴线上，调整透镜与单缝及光源间的距离，使灯丝的实像成在单缝上。
5.单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉图样。
红光 双缝间距0.36mm
若发现分划板刻线与条纹不平行，松开其紧固螺钉，旋转测量头方位，直至平行。
4.在遮光筒的右端安装测量头,用螺钉紧固后，通过目镜观察毛玻璃屏上白光的干涉图样，若不清晰，则拨动调节拨杆,转动单缝方位，使单缝与双缝互相平行，直至通过目镜能观察到清晰白光的干涉图样。
选用的灯丝最好呈线状，调整时使灯丝的实像平行地成在单缝上。
观察双缝干涉图样
三、进行实验
6.使分化板的中心刻线对齐某条亮条纹的中央。记下手轮上的读数x1；转动手轮，使分化板中心刻线移到另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数x2，得出n个亮条纹间的距离为 a=　　　　，则相邻两亮条纹间距Δx=　　　　　。?
测定单色光的波长
7.用刻度尺测量双缝到光屏的距离l，根据公式 计算红光波长。
8.分别换用不同颜色的滤光片和双缝的距离，重复实验。
三、进行实验
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}数据记录
红光
蓝光
双缝间距d/m
双缝到屏的距离 l/m
手轮读数x1/m
手轮读数x2/m
移动条纹数n -1
相邻亮条纹间距Δx/m
四、数据分析
五、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.实验中会出现以下三种情况
?屏上的光很弱
原因：主要是灯丝与单缝、双缝，或者测量头与遮光筒不共轴。
?干涉条纹不清晰
原因：单缝和双缝不平行。
?干涉条纹是斜的
原因：双缝不是竖直放置。
实验中的双缝间距d是器材本身给出的，因此本实验要注意 l 和Δx的测量。光波的波长很小，l、Δx的测量对波长的影响很大。
六、误差分析
1．双缝到屏的距离????的测量误差
因本实验中双缝到屏的距离非常长，????的测量误差不太大，但也应选 用毫米刻度尺测量，并用多次测量求平均值的办法减小相对误差。
2．测条纹间距?x带来的误差
(1)干涉条纹没有调到最清晰的程度。
(2)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。
(3)测量多条亮条纹间距时读数不准确。
?
实验演示
1.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中
⑴某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点：
A.灯丝与单缝和双缝必须平行放置
B.干涉条纹与双缝垂直
C.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关
D.干涉条纹间距与光的波长有关
E.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
以上几点中，你认为正确的是______；
AD
课堂检测
⑵如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，如图所示，则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx时，测量值实验值_________。（填“大于”“小于”或“等于”）
大于
2.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，选用红色滤光片和间距为0.20 mm的双缝，双缝与屏的距离为600 mm。某同学正确操作后，在目镜中看到如图甲所示的干涉条纹。换成紫色滤光片正确操作后，使测量头分划板刻线与第k级暗条纹中心对齐，在目镜中观测到的是图乙中的_____(填字母)，此时测量头的读数为25.70 mm。沿同一方向继续移动测量头使分划板刻线与第k＋5级暗条纹中心对齐，此时测量头标尺如图丙所示，其读数是_______ mm，紫光的波长等于_____ nm。
D
19.40
420
3.在用双缝干涉测光的波长实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，并选用缝间距d=0.20mm 的双缝屏。已知像屏与双缝屏间的距离l=700mm。接通电源使光源正常工作。
⑴已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图甲(a)所示，图甲(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图甲(b)中游标尺上的读数x1=1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，此时图乙(b)中游标尺上的读数x2=_______mm。?
甲
乙
15.02
(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx=　__　mm；这种色光的波长λ=　　　 　nm。?
2.31
6.6×102
测量原理
测量：
操作：共轴、平行调节
观察：干涉图样
⑴累积法测⊿x
⑵测l、d
光的波长
????=????????????????
?
课堂小结
滤光片

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