实验:用双缝干涉测量光的波长

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实验原理

如图所示的双缝实验中,屏离开挡板越远,条纹间的距离越大,另一方面,实验所用光波的波长越大,条纹间的距离也越大,这是为什么?

r2 — r1=dsinθ,x=ltanθ≈lsinθ,当两列波的路程差为波长的整数倍,即dx⁄L=kλ(k=0,1,2…)时才会出现亮条纹,亮条纹位置为:x=kλL/d。

相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为:单色光通过单缝后,经双缝产生稳定干涉图样,图中相邻两条亮纹间距△x、双缝间距d、双缝到屏的距离L、单色光的波长λ满足:

实验器材

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。

实验步骤

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,使灯丝的像成在单缝上,调节单、双缝,使缝平行,这时在屏上会看到白光的干涉图样。

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,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:

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。

7、观察与记录
(1)调单缝与双缝间距为几厘米时,观察白光的干涉条纹.
(2)在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹.
(3)调节测量头,使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心,记下手轮上的读数a1,转动手轮,使分划板向一侧移动,当分划板中心刻度线与第n条相邻的明条纹中心对齐时,记下手轮上的刻度数a2,则相邻两条纹间的距离为:
(4)换用不同的滤光片,测量其他色光的波长。

红光的条纹间距最大,紫光的最小;红光的波长最长,紫光的波长最短;波长越长,频率越小,波长越短,频率越大;光的颜色由频率决定。

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。

误差分析

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。

实验:用双缝干涉测量光的波长

高中物理知识点总结

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