2017-2018学年教科版选修3-4 学生实验:用双缝干涉测量光的波长 学案
2017-2018学年教科版选修3-4 学生实验:用双缝干涉测量光的波长 学案第2页

一、实验原理

1.观察干涉图样:光源发出的光经滤光片成为单色光,单色光通过单缝后相当于线光源,经双缝产生稳定的干涉图样,通过屏可以观察到明暗相间的干涉条纹.如果用白光通过双缝可以观察到彩色条纹.

2.测量光的波长:若双缝到屏的距离用l表示,双缝间的距离用d表示,相邻亮条纹间的距离用Δx表示,则入射光的波长为λ=.实验中d是已知的,测出l、Δx即可测出光的波长λ.

二、实验步骤(如图3所示为安装仪器示意图)

图3

1.把遮光管架在支架环上,其轴线与光具座的导轨基本平行.

2.在遮光管的一端装上双缝,并转动双缝座,使双缝与水平面垂直.再装好单缝管.

3.让灯泡灯丝及透镜中心与单缝中心等高.灯丝与单缝之间的距离约为25 cm.点亮灯泡,上下或左右调节灯泡,使灯丝的放大像及缩小像均成在单缝中心.

4.在遮光管的另一端装上测量头.在单缝管上装上拨杆,边观察,边左右移动拨杆,以调节单缝与双缝平行,直至看到白光的干涉条纹最清晰.

5.测量单色光波长时,在单缝前面加上红色或绿色滤光片即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹,再调节目镜,就能同时清晰地看到分划线和干涉条纹,然后绕光轴转动测量头,使分划线与干涉条纹平行,固定好测量头后即可进行测量.

6.先移动测量头上的手轮,把分划线对准最左边的一条干涉亮条纹或者暗条纹,并记下它在游标尺上的读数x1,然后转动手轮,把分划线移向右边,并对准第n条(一般n可取7左右)干涉亮条纹或暗条纹,这时游标尺的读数为xn,则相邻两条亮条纹或暗条纹之间的距离为Δx=.

待测的光波波长为:

λ==·.

式中d为双缝中心距离,其数值刻在双缝座上,一块为0.250 mm,另一块为0.200 mm.l为双缝至光屏(即分划板)之间的距离,当遮光管未接长管时,l=600 mm;当遮光管接上长管后,l=700 mm.

7.改变双缝间的距离d,重复上面步骤再测量一次.

三、注意事项

1.单缝、双缝应相互平行,其中心大致位于遮光筒的中心轴线上,双缝到单缝的距离应相等.