高中物理 第5章 光的波动性 2 学生实验：用双缝干涉测量光的波长教师用书 教科版选修3-4

学生实验：用双缝干涉测量光的波长一、实验目的1观察单色光和白光的双缝干涉图样2掌握用公式x测定光的波长的方法3会用测量头测量条纹间的距离二、实验原理若双缝到屏的距离用l表示，双缝间的距离用d表示，相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹)间的距离用x表示，则入射光的波长.实验中d是已知的，只要测出l、x即可计算出光的波长.三、实验器材双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光管、光屏和测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺一、实验步骤1把遮光管架在支架环上，其轴线与光具座的导轨基本平行2在遮光管的一端装上双缝，并转动双缝座，使双缝与水平面垂直再装好单缝管3让灯泡灯丝及透镜中心与单缝中心等高灯丝与单缝之间的距离约为25 cm.点亮灯泡，先把透镜移近单缝，直至在单缝面上见到灯丝的缩小像，然后把透镜移近灯泡，直至在单缝面上形成一放大的灯丝像，若灯丝的放大像不在单缝中心，则上下或左右调节灯泡反复调节几次，使灯丝的放大像及缩小像均成在单缝中心4在遮光管的另一端装上测量头在单缝管上装上拨杆，边观察，边左右移动拨杆，以调节单缝与双缝平行，直至看到白光的干涉条纹最清晰这时看到的彩色干涉条纹的特征是：中央为一条白色亮条纹称为零级亮条纹；其余各级亮条纹都是带彩色的，彩色的排列以零级亮条纹为中心左右对称在第一级亮条纹中，红色在最外侧5测量单色光波长时，在单缝前面加上红色或绿色滤光片即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹，再调节目镜，就能同时清晰地看到分划线和干涉条纹，然后绕光轴转动测量头，使分划线与干涉条纹平行，固定好测量头后即可进行测量6先移动测量头上的手轮，把分划线对准最左边的一条干涉亮条纹或者暗条纹，并记下它在游标尺上的读数x1，然后转动手轮，把分划线移向右边，并对准第n条(一般n可取7左右)干涉亮条纹或暗条纹，这时游标尺的读数为xn.则相邻两条亮条纹或暗条纹之间的距离为x待测的光波波长为.7改变双缝中心距离d，重复上面的步骤，再测一次二、误差分析1双缝到屏的距离l的测量带来的误差，可选用mm刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差2条纹间距x可利用“累积法”测n条亮纹间距，再由x求出，并且采用多次测量求的平均值的方法进一步减小误差3分划板刻度线和干涉条纹不平行，中心刻度线没有位于条纹中心均会导致条纹间距x有误差三、实验注意事项1调节双缝干涉仪时，要注意调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮；2放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上；3调节测量头时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心，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；4不要直接测x，要测几个条纹的间距计算得x，这样可减小误差；5白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层实验探究1实验操作过程及仪器读数在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如下图521)：图521(1)下列说法哪一个是错误的_(填选项前的字母)A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B测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距x(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图522，其示数为_mm.图522【解析】(1)放上单缝和双缝后，由于发生干涉现象没法调节光源的高度，故A项错误(2)按读数规则，读出示数为：1.5 mm47.00.01 mm1.970 mm.【答案】(1)A(2)1.970实验探究2实验数据处理利用双缝干涉测定单色光波长，某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时(图523甲)，游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时(图523乙)，游标卡尺的示数如图丁所示，已知双缝间距为0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图丙中游标卡尺的示数为_ mm.图丁游标卡尺的示数为_ mm.在实验中，所测单色光的波长为_ m在本实验中如果在双缝上各有一个红色和绿色滤光片，那么在光屏上将_(选填“能”或“不能”)看到明暗相间的条纹图523【解析】根据游标卡尺的原理，可读出图丙的示数为11.4 mm；图丁的示数是16.8 mm.y mm1.35 mm.又根据y，则6.75107 m.当在双缝上各有一个红色和绿色滤光片时，不满足干涉条件，故不能看到明暗相间的条纹【答案】11.416.86.75107不能