用双缝干涉测光的波长同时练习使用测量头.pptx

一、实验目的一、实验目的 观察白光、单色光的干涉图样，测定单色光的波长观察白光、单色光的干涉图样，测定单色光的波长二、实验原理二、实验原理 双缝干涉条纹间距公式双缝干涉条纹间距公式x三、实验器材三、实验器材 双缝干涉仪双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、刻、学生电源、导线、刻度尺度尺四、实验操作四、实验操作1实验步骤实验步骤(1)观察双缝干涉图样观察双缝干涉图样 将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图图 实实141所示所示图实图实141接好光源，打开开关，使灯丝正常发光接好光源，打开开关，使灯丝正常发光调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏屏安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单安装单缝和双缝，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干涉条纹在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹(2)测定单色光的波长测定单色光的波长 安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹 使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的的 读数读数a1，将该条纹记为第，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中条亮纹；转动手轮，使分划板中 心刻线移动至第心刻线移动至第n条亮条纹的中央，记下此时手轮上的读条亮条纹的中央，记下此时手轮上的读 数数a2.用刻度尺测量双缝到光屏间距离用刻度尺测量双缝到光屏间距离l(d是已知的是已知的)重复测量、计算，求出波长的平均值重复测量、计算，求出波长的平均值 换用不同的滤光片，重复实验换用不同的滤光片，重复实验2数据处理数据处理(1)条纹间距的计算：条纹间距的计算：x(2)波长计算：波长计算：(3)计算多组数据，求计算多组数据，求的平均值的平均值五、注意事项五、注意事项1双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，且注意双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，且注意 保养保养2安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均安装时，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，故应正确调节缝与双缝不平行所致，故应正确调节六、误差分析六、误差分析1双缝到屏的距离双缝到屏的距离l的测量存在误差的测量存在误差2测条纹间距测条纹间距x带来的误差：带来的误差：(1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度干涉条纹没有调整到最清晰的程度(2)误认为误认为x为亮为亮(暗暗)条纹的宽度条纹的宽度(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 纹数未数清纹数未数清 (2009北京高考北京高考)在在“用双缝干涉测光的波长用双缝干涉测光的波长”的实验的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图实如图实142)，并选用缝间距，并选用缝间距d0.20 mm的双缝屏从仪器注明的规格的双缝屏从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离可知，像屏与双缝屏间的距离L700 mm.然后，接通电源使然后，接通电源使光源正常工作光源正常工作图实图实142图实图实143图实图实144(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度某分度某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图实干涉条纹如图实143(a)所示，图实所示，图实143(a)中的数字是中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图实该同学给各暗纹的编号，此时图实143(b)中游标尺上的读中游标尺上的读数数x11.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图实实144(a)所示所示，此时图实，此时图实144(b)中游标尺上的读数中游标尺上的读数x2_mm；(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹或暗纹)间的间的距离距离x_mm；这种色光的波长；这种色光的波长_nm.解析解析(1)主尺读数为主尺读数为15 mm，游标尺读数为，游标尺读数为10.02 mm0.02 mm，二者相加即可，二者相加即可(2)由于图中数字标记的是暗条纹，首先应根据暗条纹所标数由于图中数字标记的是暗条纹，首先应根据暗条纹所标数字给亮条纹也标明条数，若图实字给亮条纹也标明条数，若图实143中图中图(a)所示的中央刻所示的中央刻线所对亮条纹记为第线所对亮条纹记为第1条，则图实条，则图实144中图中图(a)所示的中央所示的中央刻线所对亮条纹为刻线所对亮条纹为n7，则，则x 2.31 mm，光的波，光的波长长 6.6102 nm.答案答案(1)15.02(2)2.316.6102 现有毛玻璃屏现有毛玻璃屏A、双缝、双缝B、白光光源、白光光源C、单缝、单缝D和透和透红光的滤光片红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图实等光学元件，要把它们放在如图实145所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波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长图实图实145(1)将白光光源将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，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)本实验的实验步骤如下：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；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；位于遮光筒的轴线上；用米尺测量双缝到屏的距离；用米尺测量双缝到屏的距离；用测量头用测量头(其读数方法同螺旋测微器其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的测量数条亮纹间的距离距离在操作步骤在操作步骤时还应注意时还应注意_和和_(3)若测得双缝间距为若测得双缝间距为3.0 mm，双缝与屏之间的距离为，双缝与屏之间的距离为0.70 m，通过测量头，通过测量头(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退板前进或后退0.500 mm)观察到第观察到第1条亮纹的位置如图实条亮纹的位置如图实146(a)所示，观察第所示，观察第5条亮纹的位置如图实条亮纹的位置如图实146(b)所示则所示则可求出红光的波长可求出红光的波长_ m(保留一位有效数字保留一位有效数字)图实图实146解析解析(1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为：双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为：光源、滤光片、单缝、双缝、屏，因此应填光源、滤光片、单缝、双缝、屏，因此应填E、D、B.(2)安装光学元件时，应注意单缝与双缝间的距离为安装光学元件时，应注意单缝与双缝间的距离为5 cm10 cm，同时使单缝与双缝相互平行，同时使单缝与双缝相互平行(3)由图实由图实146可知，条纹间距为可知，条纹间距为x mm又双缝到屏的距离又双缝到屏的距离l0.70 m，双缝间距，双缝间距d3.0 mm，由由x 得：得：代入数据得代入数据得7107 m答案答案(1)E、D、B(2)单缝与双缝的间距为单缝与双缝的间距为5 cm10 cm使单缝与双缝相互使单缝与双缝相互平行平行(3)7107