实验用双缝干涉测光的波长总结知识讲解

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齐条纹的中心(如图实 －15－3 所示)，记下此时手轮上的读数 a1； 转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板 中心刻线对齐另一条相邻的条纹中心时，记 下手轮上的刻度数 a2，两次读数之差就是这两条条纹间的距 离．即 Δx＝|a1－a2|. Δx 很小，直接测量时相对误差较大，通常测出 n 条亮(暗)条 纹间的距离 a，再推算相邻两条亮(暗)条纹间的距离 Δx＝n－a 1.
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－15－4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．
(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该 亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图实－15－7 甲所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与 第6条亮纹中心对齐，记下此时如图实－15－7乙所示的 手轮上的示数__________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为 __________mm.
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(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．
[例1] (2011·潍坊一模)在观察 光的干涉现象的实验中，将两 片刀片合在一起，在涂有墨汁 的玻璃片上划出不同间隙的双 缝；按图实－15－5所示的方 法，让激光束通过自制的双缝． (1)保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双 缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距________(选填： “越大”或“”越小)；
2．数据处理 (1)条纹间距的计算：Δx＝|an2－－a11|. (2)波长计算：λ＝dl Δx. (3)计算多组数据，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．
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[解析] (1)由 Δx＝dl λ 可知 d 越小，Δx 越大． (2)由 Δx＝dl λ 可知，l 越大，Δx 越大． (3)由 Δx＝dl λ 可知，因蓝色光的波长比红色光的波长小， 故用蓝色光做实验时的条纹间距比用红色光做实验时小．
[答案] (1)越大 (2)越大 (3)小
[例2] 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－ 15－6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．
(4)已知双缝间距d为2.0×10－4 m，测得双缝到屏的距离l 为0.700 m，由计算式λ＝__________，求得所测红光波长 为__________nm.
[解析] 本题对“用双缝干涉测光的波长”实验进行了全 面考查，既考查实验原理，又考查实验器材、步骤及数 据处理． (1)光源发出的光经过滤光片后变成单色光，单色光经过 单缝后相当于线光源，再透过双缝时，双缝相当于振动 情况完全相同的相干光源．双缝发出的两列相干光在光 屏上叠加后形成稳定的干涉条纹，故双缝干涉仪上自左 向右依次是：白光光源、滤光片E、单缝D、双缝B和毛 玻璃屏A.
(2)保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明 暗相间的条纹间距________(选填：“越大”或“越 小”)； (3)在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下， 用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明 暗相间的条纹间距比用红色光做实验时________(选填 “大”或“小”)；
(1)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)本实验的实验步骤有： 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________．
一、实验目的 1．观察白光及单色光的双缝干涉图样． 2．测定单色光的波长．
二、实验原理 如图实－15－1 所示，某单色
光照到狭缝 S 上，在屏上得到了 平行于双缝 S1、S2 亮暗相间的干 涉条纹．相邻两条亮(暗)条纹间的 距离 Δx 与入射光波的波长 λ，双 缝 S1、S2 间距离 d 及双缝与屏的距离 l 有关，其关系式为： Δx＝dl λ，由此，只要测出 Δx、d、l 即可得出波长 λ.两条相 邻亮(暗)条纹间的距离 Δx 用测微目镜测出．测微目镜由分 划板、目镜、手轮等构成．如图实－15－2 所示．