2017-2018学年人教版选修3-4 第十三章 4实验:用双缝干涉测量光的波长 学案
2017-2018学年人教版选修3-4 第十三章 4实验:用双缝干涉测量光的波长 学案第1页

课堂探究

  一、实验原理

  光波波长很小,Δx、l的测量对波长λ的影响很大。l用毫米刻度尺测量,Δx用测量头上的游标尺测量,可测多条亮条纹间距离再求Δx,采用多次测量求λ的平均值法,可减小误差。

  实验原理分析:

  如图所示,电灯发出的光,经过滤光片后变成单色光,把单缝S照亮,这时单缝S相当于一单色光源,它又把双缝S1和S2照亮,S1、S2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源,透过S1、S2双缝的单色光波在屏上相遇并叠加,S1、S2到屏上P点的路程分别是r1、r2,两列光波传到P的路程差Δr=|r1-r2|,设光波波长为λ。

  (1)若Δr=nλ(n=0,1,2,...),两列波传到P点时同相,互相加强,出现亮条纹。

  (2)若Δr=(2n+1)(n=0,1,2,...),两列波传到P点时反相,互相减弱,出现暗条纹。

  这样就在屏上得到了平行于双缝S1、S2的明暗相间的干涉条纹。相邻两条亮条纹间的距离Δx与入射光的波长λ,双缝S1、S2间距离d及双缝到屏的距离l有关,其关系式为Δx=λ,因此,只要测出Δx、d、l,即可测出波长λ。

  两条相邻的亮(暗)条纹间的距离Δx用测量头测出。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,如图甲所示。

  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亮条纹的中心(如图乙所示),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亮条纹的中心时,记下手轮上的刻度数a2,两次读数之差就是相邻两条亮条纹间的距离,即Δx=|a1-a2|。Δx很小,直接测量时相对误差较大,通常测出n条亮条纹间的距离a,再推算相邻两条亮(暗)条纹间的距离,Δx=。

  

计算相邻亮条纹的距离时要用n条亮条纹的距离a除以n-1条亮条纹间距,而且为