1、实验十五 用双缝干涉测量光的波长,实验目的 1. 了解光波产生稳定干涉现象的条件. 2. 观察双缝干涉图样. 3. 测定单色光的波长.,实验原理 1. 光源发出的光经滤光片成为单色光, 单色光经过单缝后, 相当于线光源, 经双缝产生稳定的干涉图样, 我们通过光屏可以观察到明暗相间的干涉条纹. 若用白光照射, 通过两狭缝可以在光屏上观察到彩色条纹.,图1341,实验器材 双缝干涉仪(即: 光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃 屏), 测量头, 另外还有学生电源、导 线、刻度尺.,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1342所示.,
2、图1342,(2)接好光源, 打开开关, 使白炽灯正常发光. 调节各部件的高度, 使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏. (3)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, 二者间距为几厘米, 这时, 可观察到白光的干涉条纹.,(4)在单缝和光源间放上滤光片, 观察单色光的干涉条纹. 2. 测量单色光的波长 (1)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,数据处理,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x带来的误差: (1)
3、干涉条纹没有调整到清晰的程度. (2)误认为x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.,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. 调节的基本依据是: 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, 干涉条纹不清晰一般原因是单缝与双缝不平行所致, 故应
4、正确调节.,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1343所示在光具座上组装成双缝干涉装置, 用以测量红光的波长.,(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.,图1343,(2)本实验的实验步骤如下: 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; 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;,用米尺测量双缝到屏的距离; 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. 在操作步骤时还应注意_
5、和_. 【解析】 (1)滤光片E是从白光中选出单色红光, 单缝屏是获取线光源,双缝屏是获得相干光源, 最后成像在,毛玻璃屏. 所以排列顺序为: C、E、D、B、A. (2)在操作步骤时应注意的事项有: 放置单缝、双缝时, 必须使缝平行; 单缝、双缝间距离大约为510 cm; 要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上. 【答案】 见解析,用某种单色光做双缝干涉实验时, 已知双缝间距离d0.25 mm, 双缝到毛玻璃屏间距离L的大小由图中毫米刻度尺读出(如图戊所示), 实验 时先移动测量头(如图1344甲所示)上的手轮,把分划线对准靠近最左边的一条明条纹(如图乙所示), 并记下螺旋测
6、微器的读数x1(如图丙所示), 然后转动手轮, 把分划线向右边移动, 直到对准第7条明条纹并记下螺旋测微器读数x7(如图丁所示), 由以上测量数据可求该单色光的波长.,图1344,图示中双缝的位置L1_mm, 毛玻璃屏的位置L2_mm, 螺旋测微器的读数x1_mm, 螺旋测微器的读数x7_mm.请用以上测量量的符号表示该单色光的波长_.,1801年, 托马斯杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1834年, 洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验).,图1345,(1)洛埃镜实验的基本装置如图1345所示, S为单色光源, M为一平面 镜. 试用平面镜成像作图法在答题卡上画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域. (2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L,光的波长为, 在光屏上形成干涉条 纹. 写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离x的表达式. 【解析】 (1)如图1346所示.,图1346,【答案】 见解析,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,
