实验:用双缝干涉测量光的波长

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实验目的

1、观察双缝干涉的干涉图样。

2、测定单色光的波长

实验原理

相邻两个明(或暗)条纹间距离为:,其中ΔX为相邻两个明(或暗)条纹间距离,L表示双缝到屏的距离、d表示双缝S1、S2之间的距离,λ表示波长。

双缝干涉公式推导

 

如上图所示,由于两缝之间的距离d远远小于缝到屏的距离L,所以认为三角形ΔS1S2M是个直角三角形,由数学证明可知,当θ很小时,tanθ≈sinθ。

根据三角函数关系:r2−r1=dsinθ。

又由x=Ltanθ≈Lsinθ,消去sinθ,得r2−r1=dx⁄L。

根据前面所学,当两列光的光程差为波长的整数倍,即dx⁄L=kλ。

亮条纹中心的位置为x=kλL/d。

所以,相邻两个亮条纹或暗条纹的中心距离是:

实验装置和实验步骤

器材:双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、刻度尺等。

步骤:

1、将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如上图所示。

2、接好光源,打开开关,使灯丝正常发光。

3、调节各器件的高度,使光源发出的光能沿轴线到达光屏。

4、安装双缝和单缝,中心大致位于遮光筒的轴线上,使双缝与单缝的缝平行,二者间距约5 cm~10 cm,这时可观察白光的干涉条纹。

5、在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹。

6、测量并数据处理。

实验注意事项

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。

不同单色光的干涉条纹

结论:

1、红光的条纹间距最大,紫光的最小。

2、由公式可知,红光的波长最长,紫光的波长最短。 

3、波长越长,频率越小;波长越短,频率越大。

4、光的颜色由频率决定。

 

高中物理知识点总结

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