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第四章 光
4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长
选择性必修 第一册
学习目标：
(1)会根据干涉条纹的间距和光的波长之间的关系,确定测量光的波长的实验思路。
(2)能设计实验方案并正确操作实验器材,得到明显的干涉条纹。
(3)知道两种测量头的操作和读数规则,并获得数据。
(4)对测量数据进行整理,得到波长的测量值。
一、实验目的：
（1）观测单色光的双缝干涉图样
（2）用双缝干涉图样测定单色光的波长
问题
光的干涉条纹间距和光的波长之间的关系？
一、实验目的：
（1）观测单色光的双缝干涉图样
（2）用双缝干涉图样测定单色光的波长
根据公式 可计算波长.双缝间的距离d是已知的,双缝到屏的距离l 可以用刻度尺测出,相邻两条亮(暗)纹间的距离Δx用测量头(如图所示)测出.
二、实验原理：
三、实验器材：
单缝
双缝
游标卡尺
四、实验步骤：
1）如图，把长约1m的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏；
2）取下双缝，打开光源，调节光源高度，使它发出的光沿遮光筒轴线照亮屏(中心在同一高度);
3）装好单缝和双缝(缝沿竖直方向)，调节透镜，使灯丝的像成在单缝上，调节单、双缝，使缝平行，这时在屏上会看到白光的干涉图样；
光源
滤光片
单缝
双缝
遮光筒
屏
透镜
4）在单缝和光源间放上红色滤光片，观察红光干涉图样；
5）调节测量头，使分划板中心刻线与左端某条(记为第1条)亮纹中心对齐，记下此时测量头刻度X1，将测量头朝右端移动，记下第 n 条亮纹中心位置X2；则第1条亮纹与第 n 条亮纹中心间距为a=X2-X1，则相邻亮纹间距为：
6）已知双缝间的距离d，测出双缝到屏的距离L，由 ，计算红光的波长。
第1条
第7条
读数：X1
读数：X2
15
20
5
10
0
20
25
15
第1条时读数
第7条时读数
15
20
5
10
0
30
35
40
45
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．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、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行．
五、注意事项：
1．(1)测双缝到屏的距离l带来的误差，可通过选用mm刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差．
(2)通过测量多条亮条纹间的距离来减小测量误差．
2．测条纹间距Δx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离时读数不准确．
六、误差分析：
例1.（1）某同学利用双缝干涉实验装置测定某一光的波长，已知双缝间距为d，双缝到屏的距离为L, 将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，并将该条纹记为第一亮条纹，其示数如图所示, 此时的示数x1= mm。然后转动测量头，使分划板中心刻线与第n亮条纹的中心对齐，测出第n亮条纹示数为x2。由以上数据可求得该光的波长表达式λ= （用给出的字母符号表示）。
0.776
0
25
30
20
35
mm
例2 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，要把它们放在图4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.
答案　E、D、B
(2)本实验的步骤有：
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_____________________.
答案　放置单缝、双缝时，必须使缝平行
(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图5甲所示．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数________ mm，求得相邻亮纹的间距Δy为________ mm.
答案 13.870　2.310
(4)已知双缝间距d为2.0×10－4 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式λ＝________，求得所测红光波长为________ nm.
6.6×102

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