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4.4用雙縫干涉測量光的波長
第四章 光
實驗目的
實驗原理
實驗器材
實驗步驟
01
02
03
04
目錄
CONTENTS
注意事項
05
誤差分析
06
實驗目的
PART 1
溫故而知新
兩波源的頻率相同；
兩列波振動方向相同；
相位差恒定；
S1
S2
P1
P
明暗條件
n=0、1、2、3……
明紋：
暗紋：
n=0、1、2、3……
②
條紋間距：
③
①產生干涉的條件：
（1）觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣
（2）用雙縫干涉圖樣測定單色光的波長
雙縫
屏幕
一、實驗目的
實驗原理
PART 2
相鄰明（暗）條紋間距公式:
二、實驗原理
實驗器材
PART 3
濾光片
測量頭
光具座、光源、
凸透鏡（產生平行光）
濾光片（生成單色光）
單縫（生成單一頻率的線光源）
雙縫（產生兩相干光源）
遮光筒（防外界光干擾）
毛玻璃屏（接收干涉圖樣）
測量頭（測條紋間距Δx）
學生電源、導線、
刻度尺（測屏間距L）．
三、實驗器材
撥桿
撥桿（通過撥動單縫來調整其與雙縫的平行度）
光源
濾光片
雙縫
遮光筒
毛玻璃
目鏡
單縫
透鏡
透鏡作用：將點光源變成平行光
實驗步驟
PART 4
1. 如圖，把長約1m的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端裝有雙縫，另一端裝有毛玻璃屏；
2. 取下雙縫，打開光源，調節光源高度，使它發出的光沿遮光筒軸線照亮屏(中心在同一高度);
3. 裝好單縫和雙縫(縫沿豎直方向)，調節透鏡，使燈泡在透鏡的焦點上，燈泡發的光經透鏡后變成平行光(光更集中)照在單縫上，作為線光源，調節單、雙縫，使縫平行，這時在屏上會看到白光的干涉圖樣；
光源
濾光片
單縫
雙縫
遮光筒
屏
透鏡
四、實驗步驟
4. 在單縫和光源間放上紅色濾光片，觀察紅光干涉圖樣；
5. 調節測量頭，使分劃板中心刻線與左端某條(記為第1條)亮紋中心對齊，記下此時測量頭刻度x1，將測量頭朝右端移動(避免返程差)，記下第 n 條亮紋中心位置x2；則第1條亮紋與第 n 條亮紋中心間距為a=x2-x1，則相鄰亮紋間距為：
15
20
5
10
0
20
25
15
第1條時讀數
第4條時讀數
15
20
5
10
0
30
35
40
45
螺旋測微器的讀數
6. 已知雙縫間的距離d，測出雙縫到屏的距離L，由 ，計算紅光的波長。
重點強調：幾個物理量的測量
L的測量：雙縫到屏的距離L可以用刻度尺測出。
濾光片
L
的測量：相鄰兩條亮條紋間的距離 需用測量頭測出。測量頭通常有兩種（如圖所示），但都由分劃板、目鏡、手輪等構成。
第1條x1
第7條x2
注意事項
PART 5
1.放置單縫和雙縫時，必須使縫平行．
2.要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一條軸線上
3.測量頭的中心刻線要對應著亮(或暗)紋的中心．
4.要多測幾個亮紋(或暗紋)中心間的距離，再求Δx.
5.調節的基本依據是：照在像屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫、測量頭與遮光筒不共軸所致；干涉條紋不清晰一般是因為單縫與雙縫不平行．
五、注意事項
誤差分析
PART 6
1. (1)測雙縫到屏的距離L帶來的誤差，可通過選用mm刻度尺，進行多次測量求平均值的辦法減小誤差．
(2)通過測量多條亮條紋間的距離來減小測量誤差．
2. 測條紋間距Δx帶來的誤差．
(1)干涉條紋沒有調到最清晰的程度．
(2)分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于條紋中心．
(3)測量多條亮條紋間距離時讀數不準確．
六、誤差分析
1
CEDBA
例1.
101.10

562.5
例2.現有毛玻璃屏A,雙縫B 白光光源C 單縫D和透紅光的濾光片E等光學元件,要把它們放在下圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置,用以測量紅光的波長.
(1)將白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光學元件,由左至右,表示各光學元件的字母排列順序應為C ____________ A.
E、D、B
(2)本實驗的實驗步驟有:
①取下遮光筒左側的元件,調節光源高度,使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮;
②按合理順序在光具座上放置各光學元件,并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上;
③用米尺測量雙縫到屏的距離;
④用測量頭(其讀數方法同螺旋測微器)測量數條亮紋間的距離.
在操作步驟②時還應注意________________________________
和__________________________.
單縫與雙縫的間距為5 cm~10 cm
使單縫與雙縫相互平行
(3)將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊,將該亮紋定為第1條亮紋,此時手輪上的示數如下圖甲所示.然后同方向轉動測量頭,使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊,記下此時下圖乙中手輪上的示數________mm,求得相鄰亮紋的間距為Δx為_______mm.
13.870
2.310
(4)已知雙縫間距d為2.0×10-4 m,測得雙縫到屏的距離l為0.700 m,由計算公式λ= _________ ,求得所測紅光波長為_____________nm.
6.6×102
螺旋測微器讀數規則：測量值（mm）=固定刻度數（mm）（注意半毫米刻度線是否露出） +可動刻度數（估讀到下一位）×0.01（mm）
0
1
2
固定刻度：
每刻度為1毫米
45
0
40
可動刻度：50等分主尺上的0.5毫米，每等分為0.01毫米
半毫米刻度線
3
0
30
20
25
讀數：
讀數：
游標卡尺讀數規則：主尺整毫米數(mm)+與主尺對齊的游標尺上第N根線×精確度(mm)
讀數：
讀數：
讀數：
例3.(2024江蘇鎮江期中改編)用如圖甲所示的裝置來做
“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗。
(1)如圖甲所示,光具座放在水平桌面上,安裝光源和各光學
元件應保證其中心在　　　　　　;
同一高度
(2)如圖乙所示,在實驗中,某同學觀察到以下圖像,即測量頭
中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上,若繼續移
動目鏡觀察,將會使測量結果出現偏差,所以需要對儀器進
行調整,使干涉條紋與分劃板中心刻線在同一方向上,下面
操作中可行的有　　　;
A.調節撥桿方向
B.其他不動,測量頭旋轉一定角度
C.其他不動,遮光筒(連同單縫、雙縫)旋轉一定角度
D.將遮光筒與測量頭整體旋轉一定角度
BC
(3)實驗中,選用紅色濾光片測量紅光的波長,測得雙縫間的距離d=2 mm,雙縫與屏之間的距離L=0.80 m,通過測量頭觀察第1條亮條紋的讀數為3.645 mm,轉動手輪,使分劃板向一側移動,使分劃板的中心刻線對齊第6條亮條紋的中心,儀器示數如圖丙所示,則其讀數為　　　　　　mm,由此求得該紅光的波長為　　　　　　m(計算結果保留三位
有效數字);
4.945（4.944~4.946）
(4)實驗中,若用一塊薄玻璃片擋在雙縫中的一條縫S2的后面,如丁圖所示,則原來在P0處的某個條紋
將　　　　　　(選填“向上移動”“向下移動”或“位置不動”)。
向下移動
解析：若用一塊薄玻璃片擋在雙縫中的一條縫S2的后面,這條光路的光程增大(破題關鍵),原光程差為0的點向下移動,即中央明紋下移,相應的干涉圖樣均下移。
例4．（多選）在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，將所用器材按要求安裝在如圖甲所示的光具座上，然后接通電源使光源正常工作。實驗時調節測量頭，使分劃板中心刻線與一條亮條紋中心對齊，記錄為第一條亮紋，此時手輪上的示數如圖乙所示，然后同方向轉動測量頭，使分劃板中心線對準第六條亮條紋的中心，記下此時圖丙中手輪的示數，已知雙縫間距d為1.5×10-4m，雙縫到屏的距離L為0.800m，下列說法正確的是（　 　）
CD
A．用兩束單色光A、B分別做干涉實驗，若A光的條紋間距比B光的大，則A光折射率更大，在水中的傳播速度更大
B．減小實驗中的雙縫間距，目鏡中的條紋數會增加
C．圖丁中的亮條紋間距表示正確
D．該單色光的波長約為430nm
謝
謝
聆
聽

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