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1、学生实验：用双缝干涉测光的波长实验目的：了解光波产生稳定的干涉现象的条件；观察双缝干涉图样；了解测量头的构造及使用方法；测定单色光的波长。实验原理：光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，干涉条纹可从屏上观察到。图样中相邻两条亮 （暗）纹间的距离 x与双缝间的距离 d、双缝到屏的距离 L、单色光的波长 入之间满.d AX = Ar足 二。通过测量d、L、就可计算岀光的波长。双缝间的距离d是已知的，双缝到屏的距离L可以用米尺测岀，相邻两条亮（暗）纹间的距离 头（如图）测岀测量头由分划板、目镜、手轮等构成。转动手轮，分划板会左右移动。测量时，应使分划板中心刻线对
2、齐 条纹的中心（如图），记下此时手轮上的读数。转动测量头，使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心，记下此 时手轮上的读数。两次读数之差就表示这两条条纹间的距离。实验器材：双缝干涉仪、米尺、测量头。实验步骤：一、观察双缝干涉图样：1 .如图所示，把直径约10cm、长约1m的遮光简水平放在光具座上，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，调节光源的高度，使它发岀的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。3. 放好单缝和双缝，单缝和双缝间的距离约为5 cm10 cm，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上,这时在屏上就会看到白光的双缝干涉图样。4. 在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光
3、的双缝干涉图样。5 分别改变滤光片和双缝，观察干涉图样的变化。二、测定单色光的波长：6 已知双缝间的距离d,用米尺测出双缝到屏的距离L，算单色光的波长。为了减小误差，可测岀L,用测量头测岀相邻两条亮（暗）纹间的距离 x，由n条亮纹（暗）纹间的距离a，则可以求岀相邻两条亮（暗）纹间的距离 x=a /（ n-1 ）。如转动测量头上的手轮，把分划板上的刻线对准视场左边的某一亮条纹（记下读数xi），把分划板向右移动，使之对齐第 7条亮条纹（记下读数&3X2），则】7换用不同颜色的滤光片，观察干涉条纹间距的变化，并求岀相应色光的波长。注意事项：1 单缝双缝应相互平行，其中心位于遮光筒的轴线上，双
4、缝到单缝的距离应相等。2 测双缝到屏的距离，可用米尺测多次取平均值。3测条纹间距 x时，用测量头测岀 n条亮（暗）纹间的距离 a，求岀相邻的两条明（暗）纹间的距离 x=a / （n-1）。实验结果分析：1、单色光双缝干涉条纹有何特点？单色光的双缝干涉图样是明暗相间条纹，且条纹等宽度。不同色光的干涉条纹宽窄不同，波长越长，条纹 越宽。理论研究： x与波长 入、双缝间距d、及双缝到屏的距离 L有关。分析：假设P点岀现明条纹则2-ri=k X k=0、±1、士 2 ）d2=l2+ （x_ 二）2d_22 = L2+ （X+ 1 ） 2 2 23 -ri = 2 x d/ L >>
5、; d , L >> xr2+ ri 2Lxd2-ri = j_ix1 d即一 =k 入k' L'Z x= 二则：n' L'X第n级明条纹位置Xn= 丄+1）亡 2第（n+1）级明条纹位置 Xn+1=-；相邻两明条纹间距L'X x = X n+1 -X n =L'X同理相邻两暗条纹间距厶 x = A2、白光双缝干涉条纹有何特点？ 中央亮条纹是白色的 其它各级亮条纹中红光都在最外侧如何解释？ 白光是复色光，包含了七种单色光 各种单色光在中央都形成亮条纹，复合的光成为白色 红光波长最大，则红光的相邻两明条纹间距厶x最大，所以红色在最外侧3
6、、单色光的波长的求解：例：用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d的大小恰好是图甲中游标卡尺的读数，双缝到毛玻璃屏间的距离L的大小也由图乙中毫米刻度尺读岀。实验时先移动测量头上的手轮，把分化线对准靠近最左边的 一条明条纹（如图丙 1所示），并记下螺旋测微器的读数ai （如图丙2所示），然后转动手轮，把分划线向右边移动，直到对准第 7条明条纹并记下螺旋测微器的读数a2 （如图丙3所示），试由以上测量数据求该单色光的波长。團乙r"r 匚-i才X51 nl£l-i磁丙X4图 r; : -rrH1-m.Yffl?X7解：由图甲读得所用双缝间距 d = 0.25mm。图乙中双缝
7、的位置 L1 = 100mm ,毛玻璃屏的位置 L2= 938.2mm，则双缝到屏的间距 L = 838.2mm。图丙中手轮的初始读数为 ai=0.300mm，转动手轮，分划板中心刻线移动到第7条线时手轮读数A a2-a,14.700-0.300° 的Ax =mm = 2400觀叨a2=14.700mm，则相邻亮条纹间的距离L-。所以= CU5X1U 3 x2.400x10- = 7J6x10-?wL 0.8382练习题：1、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 单缝片C 光屏 D 双缝E、遮光筒 F、滤光片(其中双缝和光屏连在遮光筒上)(1) 把
8、以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：A(A已写好)。(2) 正确调节后，在屏上观察到红光的干涉条纹，用测量头测岀10条红亮纹间的距离为 a，改用绿色滤光片，其它条件不变，用测量头测岀10条绿亮纹间的距离为 b，则一定有ab。(填 大于” 小于”、或 等于”在双缝干涉实验中，滤光片的作用是 ，单缝的作用是 ，双缝的作用是 。答案：(1) FBDEC(2) 大于(3) 获得单色光；提供线状光源；提供相干光源。2、 在双缝干涉测光的波长的实验中，所用双缝间距d= 2mm，双缝到屏的间距 = 86 4cm，手轮的初始读数为，转动手轮，分划板中心刻线移动到第13条线时手轮读数二m，则通过滤光片后的波长是。6一6x10"了熄解：Av = = 0,285相邻亮条纹间的距离11,6.610-7。A U d d& 0.285x10-3x2x0-3Ax = X = 二 由知：丨