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课件网) 4 实验:用双缝干涉测量光的波长 [定位·学习目标] 探究·必备知识 一、实验目的 1.观察白光及单色光的双缝干涉图样。 二、实验原理 1.测量原理 2.相邻两条亮条纹间距Δx的测量方法 三、实验器材 双缝干涉仪(包括:光具座、光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏及测量头,其中测量头又包括分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺。 四、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,如图所示。 (2)接好光源,打开开关,使灯丝正常发光。 (3)调节各器件的高度,使光源灯丝发出的光能沿遮光筒的轴线到达毛玻璃屏。 (4)安装双缝和单缝,中心大致位于遮光筒的轴线上,使双缝与单缝平行,二者间距约为5～10 cm,这时可观察到白光的干涉条纹。 (5)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 (1)安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹。 (3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(双缝间的距离d是已知的)。 (5)换用不同的滤光片,重复实验。 五、误差分析 项目 产生原因 减小方法 偶然 误差 双缝到屏的距离l的测量带来的误差 多次测量求平均值 系统 误差 测两条相邻亮条纹(或暗条纹)间距Δx带来的误差 (1)测出多条亮条纹(或暗条纹)之间的距离,再求平均值。 (2)调整条纹至最清晰状态。 (3)调整分划板刻线和干涉条纹平行,中心刻线位于亮条纹中心 六、注意事项 1.双缝干涉仪是比较精密的实验仪器,要轻拿轻放,不要随便拆分遮光筒、测量头等元件。 2.安装时,要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上,并使单缝、双缝平行且竖直。 3.光源使用线状长丝灯泡,调节时使之与单缝平行且靠近。 4.在实验中可能会出现屏上的光很弱的情况,主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致;干涉条纹是否清晰与单缝和双缝是否平行有关系。 突破·关键能力 要点一 实验原理与操作 [例1] 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,要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉实验装置,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,由左到右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、 、 、 、A。 E D B 【解析】 (1)滤光片E可以从白光中选出单色红光,单缝D用来获取线光源,双缝B用来获得相干光源,最后成像在毛玻璃屏A上,所以表示各光学元件的字母排列顺序为C、E、D、B、A。 (2)本实验的步骤有: ①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮; ②按合理的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; ③用刻度尺测量双缝到屏的距离; ④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离。 在操作步骤②时还应注意 和 。 放置单缝、双缝时,必须使缝平行 单缝、双缝 间的距离要适当 【解析】 (2)在操作步骤②时应注意的事项有:放置单缝、双缝时,必须使缝平行;单缝、双缝间的距离要适当。 要点二 数据处理和误差分析 [例2] 某同学利用如图甲所示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光,调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。 (1)在双缝干涉实验装置中透镜的作用是 。 使射向单缝的光更集中 【解析】 (1)在双缝干涉实验装置中透镜的作用是使射向单缝的光更集中。 (2)若想减小从目镜中观察到的条纹间距,该同学可以 。 A.将单缝向双缝靠近 B.将屏向靠近双缝的方向移动 C.将屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝 B (3)在测量相邻两条亮条纹的距离Δx0时需要用 ... ...
