1,5,实验：用双缝干涉测光的波长,第十二章,15实验：用双缝干涉测光的波长第十二章,2,1.,实验目的,(1),了解光波产生稳定的干涉现象的条件,.,(2),观察白光及单色光的双缝干涉图样,.,(3),测定单色光的波长,.,21.实验目的,3,2.,实验原理,(1),光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光经过单缝后，相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，我们通过光屏可以观察到明暗相间的干涉条纹，若用白光照射，通过两狭缝可以在光屏上观察到彩色条纹,.,(2),根据,=,可以计算出单色光的波长，公式中,d,为双缝间距离，,x,为相邻两条亮纹间的距离，,L,为双缝屏到像屏之间的距离，实验中,d,一般是已知的，所以测出,L,、,x,即可测出光的波长,.,32.实验原理,4,x,的测量可用测量头完成，如图,12-5-1,，测量头由分划板、目镜、手轮等构成,.,通过测量头可清晰看到干涉条纹，分划板上中心有刻线，以此作标准，并根据手轮的读数可求得,x,，由于,x,较小，可测出,n,条亮,(,或暗,),条纹的间距,a,，则相邻明纹间距离,x,=.,图,12-5-1,4x的测量可用测量头完成，如图12-5-1，测量头由分划板,5,3.,实验器材双缝干涉仪：包括光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏、光具座、测量头及刻度尺等,.,4.,实验步骤,(1),观察双缝干涉图样,将实验所需的器材按顺序安装在光具座上,.,53.实验器材双缝干涉仪：包括光源、滤光片、单缝、双缝、遮光,6,把直径约,10cm,，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,.(,装置如图,12-5-2),图,12-5-2,6把直径约10cm，长约1m的遮光筒水平放在光具座上；筒的,7,取下双缝，打开光源，调节光源的高度，使光线能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮,.,放好单缝和双缝，单缝和双缝间距离约为,5cm10cm,，并使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上,.,通过测量头观察屏上出现的白光的干涉图样,.,在单缝和光源之间放上滤光片，观察单色光的干涉图样,.,7取下双缝，打开光源，调节光源的高度，使光线能够沿着遮光筒,8,(2),测定单色光的波长,用米尺测出屏到双缝的距离,L,.,转动手轮，分划板移动到使分划板中心刻线与条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数为亮纹,1,的位置，示意图如图,12-5-3.,图,12-5-3,8(2)测定单色光的波长图12-5-3,9,转动手轮，使分划板中心刻线对准另一条纹的中心，记下此时手轮上的读数，即为条纹,n,的位置，两次读数之差为这两条条纹间的距离,a,.,相邻亮纹间距,x,=,代入,=,(,其中,d,在双缝上已标出,),即可求得光波波长,.,换用不同滤光片，重复实验测量其他单色光的波长,.,9转动手轮，使分划板中心刻线对准另一条纹的中心，记下此时手,10,5.,注意事项,(1),放置单缝和双缝时，必须使缝平行，间距大约,5cm10cm.,(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,.,105.注意事项,11,(4),要多测几个亮纹,(,或暗纹,),中心间的距离，再求,x,.,(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单缝与双缝不平行所致,.,11(4)要多测几个亮纹(或暗纹)中心间的距离，再求x.,12,用双缝干涉测光的波长,用双缝干涉测光的波长，实验中采用双缝干涉仪,它包括以下元件,A.,白炽灯,B.,单缝,C.,光屏,D.,双缝,E.,滤光片,(,其中双缝和光屏连在遮光筒上,),12用双缝干涉测光的波长,13,(1),把以上元件安装在光具座,(,如图,12-5-4,所示,),上，正确的排列顺序是：,图,12-5-4,13(1)把以上元件安装在光具座(如图12-5-4所示)上，,14,(2),正确调节后，测得各器材间的距离,l,1,=0.01m,l,2,=0.01m,l,3,=0.8m,双缝间的距离,d,=0.3mm.,通过测量头,(,与螺旋测微器原理相似，转动手轮一周，分划板前进或后退,0.500mm),，观察标记为第,1,条亮条纹的位置如图,12-5-5(a),所示，观察标记为第,5,条亮条纹的位置如图,12-5-5(b),所示,则相邻两条亮条纹的间距,x,=,mm,，由上述数值可求得此单色光的波长为,m.,14(2)正确调节后，测得各器材间的距离l1=0.01m,15,图,12-5-5,15图12-5-5,16,(1),元件安装在光具座上，正确的排列顺序是,A(,白炽灯,),、,E(,滤光片,),、,B(,单缝,),、,D(,双缝,),、,C(,光屏,),；这种安装可以在光屏上看到干涉图样,.,(2),由图可知，,4,x,=6.40mm,，,x,=1.60mm,由,=,dx,/,l,3,=6.010,-7,m.,16(1)元件安装在光具座上，正确的排列顺序是A(白炽灯,17,变式训练,1:,如图,12-5-6,所示，在用双缝干涉测光的波长实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、,、,、,、遮光筒、光屏,.,对于某种单色光，为增加相邻亮纹,(,暗纹,),间的距离，可采取,或,的方法,.,图,12-5-6,17变式训练1:如图12-5-6所示，在用双缝干涉测光的波长,18,解析：,用双缝干涉测光的波长的实验，是利用光的双缝干涉现象产生的条纹，通过测量条纹的宽度进行波长的测量，条纹宽度,d,与其他因素的关系为,D,x=,l,，,L,为双缝到屏的距离，,d,为双缝间距离，,l,为光的波长,由此可见，各空的答案为：滤光片；单缝；双缝；减小双缝间距离；增大双缝到屏的距离,18解析：用双缝干涉测光的波长的实验，是利用光的双缝干涉现,19,利用双缝干涉测定光的波长实验中，取双缝间距,d,=0.5mm,双缝到光屏间距离,L,=0.5m,用某种单色光照射双缝得到干涉图样如图,12-5-7(a),所示，分划板在图中,A,、,B,位置时游标卡尺读数如图,12-5-7(b),所示，则计算单色光的波长公式为,单色光的波长为,.,19利用双缝干涉测定光的波长实验中，取双缝间距d=0.5m,20,图,12-5-7,20图12-5-7,21,在利用双缝干涉测定光的波长实验中,分划板上的刻度可以确定相邻条纹的间距的大小,可以从游标尺的刻度的读数获得条纹间距,再求出波长,.,(1),由光的双缝干涉的理论可以知道,计算单色光的波长公式为,=,dx/L,可见,波长与双缝间距、双缝与光屏间距离及条纹间距有关,.,21在利用双缝干涉测定光的波长实验中,分划板上的刻度可,22,(2),由,A,位置和,B,位置的读数可知,条纹间距为,x,=,10,-3,m=,10,-4,m,=,=,m,=6.4310,-7,m,本题解答的关键是条纹间距的确定,要注意,A,和,B,之间共有,7,个条纹间距,.,22(2)由A位置和B位置的读数可知,条纹间距为,23,变式训练,2,：,用白光做双缝干涉实验时，得到彩色的干涉条纹，下列正确的说法是,(),A,干涉图样的中央亮纹是紫色的,B,在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹,C,在靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹,D,在靠近中央亮纹两侧最先出现的彩色条纹的颜色与双缝间距离有关,23 变式训练2：用白光做双缝干涉实验时，得到彩色的,24,解析：,白光是各种不同色光组成的复色光，光屏中央到两狭缝距离相等，各色光经双缝到达光屏中央的路程差为零，在光屏中央均出现亮纹，各色光复合成白光，所以中央亮纹为白色；由,D,x=,l,可知，不同色光的干涉条纹间距,D,x,随波长的增大而增大，紫光的波长最短，所以靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹，,选项,C,是正确的,24 解析：白光是各种不同色光组成的复色光，光屏,