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4.4用双缝干涉测量光的波长
第四章 光
实验目的
实验原理
实验器材
实验步骤
01
02
03
04
目录
CONTENTS
注意事项
05
误差分析
06
实验目的
PART 1
温故而知新
两波源的频率相同；
两列波振动方向相同；
相位差恒定；
S1
S2
P1
P
明暗条件
n=0、1、2、3……
明纹：
暗纹：
n=0、1、2、3……
②
条纹间距：
③
①产生干涉的条件：
（1）观察白光及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
双缝
屏幕
一、实验目的
实验原理
PART 2
相邻明（暗）条纹间距公式:
二、实验原理
实验器材
PART 3
滤光片
测量头
光具座、光源、
凸透镜（产生平行光）
滤光片（生成单色光）
单缝（生成单一频率的线光源）
双缝（产生两相干光源）
遮光筒（防外界光干扰）
毛玻璃屏（接收干涉图样）
测量头（测条纹间距Δx）
学生电源、导线、
刻度尺（测屏间距L）．
三、实验器材
拨杆
拨杆（通过拨动单缝来调整其与双缝的平行度）
光源
滤光片
双缝
遮光筒
毛玻璃
目镜
单缝
透镜
透镜作用：将点光源变成平行光
实验步骤
PART 4
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，使灯泡在透镜的焦点上，灯泡发的光经透镜后变成平行光(光更集中)照在单缝上，作为线光源，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
四、实验步骤
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(避免返程差)，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：
15
20
5
10
0
20
25
15
第1条时读数
第4条时读数
15
20
5
10
0
30
35
40
45
螺旋测微器的读数
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。
重点强调：几个物理量的测量
L的测量：双缝到屏的距离L可以用刻度尺测出。
滤光片
L
的测量：相邻两条亮条纹间的距离 需用测量头测出。测量头通常有两种（如图所示），但都由分划板、目镜、手轮等构成。
第1条x1
第7条x2
注意事项
PART 5
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
误差分析
PART 6
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
1
CEDBA
例1.
101.10

562.5
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,要把它们放在下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.
E、D、B
(2)本实验的实验步骤有:
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________________________________
和__________________________.
单缝与双缝的间距为5 cm~10 cm
使单缝与双缝相互平行
(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下图甲所示.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,记下此时下图乙中手轮上的示数________mm,求得相邻亮纹的间距为Δx为_______mm.
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,由计算公式λ= _________ ,求得所测红光波长为_____________nm.
6.6×102
螺旋测微器读数规则：测量值（mm）=固定刻度数（mm）（注意半毫米刻度线是否露出） +可动刻度数（估读到下一位）×0.01（mm）
0
1
2
固定刻度：
每刻度为1毫米
45
0
40
可动刻度：50等分主尺上的0.5毫米，每等分为0.01毫米
半毫米刻度线
3
0
30
20
25
读数：
读数：
游标卡尺读数规则：主尺整毫米数(mm)+与主尺对齐的游标尺上第N根线×精确度(mm)
读数：
读数：
读数：
例3.(2024江苏镇江期中改编)用如图甲所示的装置来做
“用双缝干涉测量光的波长”的实验。
(1)如图甲所示,光具座放在水平桌面上,安装光源和各光学
元件应保证其中心在　　　　　　;
同一高度
(2)如图乙所示,在实验中,某同学观察到以下图像,即测量头
中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,若继续移
动目镜观察,将会使测量结果出现偏差,所以需要对仪器进
行调整,使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上,下面
操作中可行的有　　　;
A.调节拨杆方向
B.其他不动,测量头旋转一定角度
C.其他不动,遮光筒(连同单缝、双缝)旋转一定角度
D.将遮光筒与测量头整体旋转一定角度
BC
(3)实验中,选用红色滤光片测量红光的波长,测得双缝间的距离d=2 mm,双缝与屏之间的距离L=0.80 m,通过测量头观察第1条亮条纹的读数为3.645 mm,转动手轮,使分划板向一侧移动,使分划板的中心刻线对齐第6条亮条纹的中心,仪器示数如图丙所示,则其读数为　　　　　　mm,由此求得该红光的波长为　　　　　　m(计算结果保留三位
有效数字);
4.945（4.944~4.946）
(4)实验中,若用一块薄玻璃片挡在双缝中的一条缝S2的后面,如丁图所示,则原来在P0处的某个条纹
将　　　　　　(选填“向上移动”“向下移动”或“位置不动”)。
向下移动
解析：若用一块薄玻璃片挡在双缝中的一条缝S2的后面,这条光路的光程增大(破题关键),原光程差为0的点向下移动,即中央明纹下移,相应的干涉图样均下移。
例4．（多选）在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将所用器材按要求安装在如图甲所示的光具座上，然后接通电源使光源正常工作。实验时调节测量头，使分划板中心刻线与一条亮条纹中心对齐，记录为第一条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心线对准第六条亮条纹的中心，记下此时图丙中手轮的示数，已知双缝间距d为1.5×10-4m，双缝到屏的距离L为0.800m，下列说法正确的是（　 　）
CD
A．用两束单色光A、B分别做干涉实验，若A光的条纹间距比B光的大，则A光折射率更大，在水中的传播速度更大
B．减小实验中的双缝间距，目镜中的条纹数会增加
C．图丁中的亮条纹间距表示正确
D．该单色光的波长约为430nm
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谢
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