12.4用双缝干涉测光的波长(同时练习使用测量头)

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1、一、实验目的观察白光、单色光的干涉图样，测定单色光的波长．二、实验原理双缝干涉条纹间距公式Δx＝三、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．四、实验操作1．实验步骤(1)观察双缝干涉图样①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图实－14－1所示．图实－14－1②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光．③调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏．④安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝的缝平行，二者间距为几

2、个厘米，这时，可观察到白光的干涉条纹．⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．(2)测定单色光的波长①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹．②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至第n条亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2.③用刻度尺测量双缝到光屏间距离l(d是已知的)．④重复测量、计算，求出波长的平均值．⑤换用不同的滤光片，重复实验．2．数据处理(1)条纹间距的计算：Δx＝(2)波长计算：λ＝(3)计算多组数据，

3、求λ的平均值．五、注意事项1．双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，且注意保养．2．安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当．3．光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近．4．照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰的一般原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节．六、误差分析1．双缝到屏的距离l的测量存在误差．2．测条纹间距Δx带来的误差：(1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度．(2)误认为Δx为亮

4、(暗)条纹的宽度．(3)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．(4)测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清．(2009·北京高考)在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图实－14－2)，并选用缝间距d＝0.20mm的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L＝700mm.然后，接通电源使光源正常工作．图实－14－2图实－14－3图实－14－4(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度．某同学调整手轮后，从测

5、量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图实－14－3(a)所示，图实－14－3(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图实－14－3(b)中游标尺上的读数x1＝1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图实－14－4(a)所示，此时图实－14－4(b)中游标尺上的读数x2＝________mm；(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx＝__________mm；这种色光的波长λ＝_______nm.[解析](1)主尺读数为15mm，游标尺读数为1×0.02mm＝0

6、.02mm，二者相加即可．(2)由于图中数字标记的是暗条纹，首先应根据暗条纹所标数字给亮条纹也标明条数，若图实－14－3中图(a)所示的中央刻线所对亮条纹记为第1条，则图实－14－4中图(a)所示的中央刻线所对亮条纹为n＝7，则Δx＝＝2.31mm，光的波长λ＝＝6.6×102nm.[答案](1)15.02(2)2.316.6×102现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图实－14－5所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．图实－14－5(1)

7、将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、______、________、________、A.(2)本实验的实验步骤如下：①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；③用米尺测量双缝到屏的距离；④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离．在操作步骤②时还应注意________和________．(3)若测得双缝间距为3.0mm，双缝与

8、屏之间的距离为0.70m，通过测量头(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500mm)观察到第1条亮纹的位置如图实－14－6(a)所示，观察第5条亮纹的位置如图实－14－6(b)所示．则可求出红光的波长λ＝________m．(保留一位有效数字)图实－14－6[解析](1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为：光源、滤光片、单缝、双缝、屏，因此应填E、D、B.(2)安装光学元件时，应注意单缝与双缝间的