試驗十九雙縫干涉測光波長1共34頁1/34基礎(chǔ)知識2共34頁2/34(一)試驗?zāi)繕?biāo):經(jīng)過本試驗,我們能夠了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象條件,觀察白光及單色光雙縫干涉圖樣,并測定單色光波長.(二)試驗裝置及器材:試驗裝置采取雙縫干涉儀,它由各部分光學(xué)元件在光具座上組成,如圖所表示.

3共34頁3/344共34頁4/34(三)試驗原理:

依據(jù)公式λ=可計算波長.雙縫間距離d是已知,雙縫到屏距離l能夠用米尺測出,相鄰兩條亮(暗)紋間距離Δx用測量頭(如圖所表示)測出5共34頁5/34(四)試驗步驟:1.測量時,應(yīng)使分劃板中心刻線對齊條紋中心(如圖所表示),記下此時手輪上讀數(shù).6共34頁6/342.轉(zhuǎn)動測量頭,使分劃板中心刻線對齊另一條紋中心,記下此時手輪上讀數(shù).3.兩次讀數(shù)之差就表示這兩條條紋間距離.4.測出n條亮(暗)紋間距離a,則相鄰兩條亮(暗)紋間距離Δx=a/(n-1)換用不一樣顏色濾光片,觀察干涉條紋間距離有什么改變,并求出對應(yīng)波長.7共34頁7/348共34頁8/34解題技法9共34頁9/34一? 試驗注意事項

技法講解

為了減小試驗測量偶然誤差,測條紋間距Δx時,用測量頭測出n條亮(暗)紋間距離a,求出相鄰兩條明(暗)紋間距離Δx=.測量方法以下:如圖所表示,轉(zhuǎn)動測量頭上手輪把分劃板上中心刻線對準(zhǔn)視場左邊某一條亮(暗)紋中心,記下此時手輪上讀數(shù)x0(有些干涉儀上是游標(biāo)卡尺讀數(shù)),然后再轉(zhuǎn)動手輪,把分劃板向右移動,使中心刻線對齊第n條亮紋中心,記下此時手輪上讀數(shù)xb,則有:

a=xb-x0,Δx=10共34頁10/3411共34頁11/34典例剖析【例1】用某種單色光做雙縫干涉試驗時,已知雙縫間距離d=0.20mm,雙縫到毛玻璃屏間距離為L=75.0cm,如圖(a)所表示,試驗時先轉(zhuǎn)動如圖(b)所表示測量頭上手輪,使與卡尺游標(biāo)相連分劃線對準(zhǔn)如圖(c)所表示第1條明條紋,此時卡尺主尺和游標(biāo)位置如圖(e)所表示,則游標(biāo)尺上讀數(shù)x1=________________mm,然后再轉(zhuǎn)動,直到對準(zhǔn)第5條明條紋,如圖(d)所表示,此時卡尺主尺和游標(biāo)位置如圖(f)所表示,則游標(biāo)卡尺上讀數(shù)x2=________________mm,由以上已知數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù),則該單色光波長是________________mm.12共34頁12/3413共34頁13/34[答案]0.29.66.3×10-414共34頁14/34二? 試驗裝置怎樣調(diào)整技法講解“用雙縫干涉測光波長”試驗中,試驗裝置調(diào)整是做好試驗前提條件,所以要仔細調(diào)整.詳細做法是:(1)試驗時應(yīng)調(diào)整光源?單縫?雙縫和光屏?目鏡或測量頭共軸,單縫和雙縫安裝時應(yīng)呈豎直方向且相互平行,遮光筒軸線要與光具座導(dǎo)軌平行,若不共軸或單縫與雙縫不平行則會引發(fā)干涉條紋亮度小?不清楚,不便觀察和測量.15共34頁15/34(2)分劃板上刻線應(yīng)與干涉條紋亮(暗)線平行,不然會增大測量結(jié)果誤差.(3)雙縫?測量頭及接長管安裝到遮光筒上時要裝到底,使各部件定位面緊密吻合.不然影響測量結(jié)果.16共34頁16/34典例剖析【例2】在“用雙縫干涉測光波長”試驗中(1)某同學(xué)以線狀白熾燈為光源,對試驗裝置進行調(diào)整并觀察了試驗現(xiàn)象后,總結(jié)出以下幾點:a.燈絲與單縫和雙縫必須平行放置b.干涉條紋與雙縫垂直c.干涉條紋疏密程度與單縫寬度相關(guān)d.干涉條紋間距與光波長相關(guān)以上幾點中,你認為正確是________________;a、d17共34頁17/34

(2)假如測量頭中分劃板中心刻度線與干涉條紋不在同一方向上,如圖所表示,則在這種情況下來測量干涉條紋間距Δx時,測量值________________試驗值.(填“大于”“小于”或“等于”)大于18共34頁18/34

[解析](1)為了取得清楚干涉條紋,a正確.由干涉現(xiàn)象可知干涉條紋與雙縫平行,b錯誤.干涉條紋疏密程度與光波長λ,雙縫到屏距離L,雙縫間距d相關(guān),c錯d正確.

(2)若中心刻度線與干涉條紋不在同一方向上,測n條亮紋間距離就會比真實值偏大,條紋間距Δx=就會偏大.19共34頁19/34隨堂·訓(xùn)練20共34頁20/341.在雙縫干涉試驗中,設(shè)單縫寬度為h,雙縫距離為d,雙縫與屏距離為l,當(dāng)采取以下四組數(shù)據(jù)中哪一組時,可在光屏上觀察到清楚可辨干涉條紋()A.h=1cm,d=0.1mm,l=1mB.h=1mm,d=0.1mm,l=10cmC.h=1mm,d=10cm,l=1mD.h=1mm,d=0.1mm,l=1m21共34頁21/34解析:在雙縫干涉試驗中,要得到清楚干涉條紋,由Δx=λ可知,必須滿足單縫寬度和雙縫之間距離都很小,雙縫到屏距離足夠大,故正確選項為D.答案:D22共34頁22/342.分別用紅光和紫光在同一裝置上進行雙縫干涉試驗,在屏上得到相鄰明條紋間距離分別為Δx1和Δx2,則()A.Δx1<Δx2B.Δx1>Δx2C.若雙縫間距離d減小,而其它條件保持不變,則Δx1增加D.若雙縫間距離d減小,而其它條件保持不變,則Δx1不變23共34頁23/34解析:在雙縫干涉試驗中,相鄰兩條明條紋之間距離

Δx=λ,∵λ紅>λ綠,∴Δx1>Δx2,

故B選項正確,A選項錯誤.

又由Δx=λ可知,在l、λ一定條件下,d越小Δx越大,故C選項正確,D選項錯誤.答案:BC24共34頁24/343.用單色光做雙縫干涉試驗時,在屏上觀察到明?暗相間干涉條紋,假如用波長不一樣單色光分別照射到同一雙縫時,則觀察到條紋間距是()A.波長大單色光相鄰干涉條紋間距離較大B.波長小單色光相鄰干涉條紋間距離較大C.相鄰兩條明條紋間距離大小與單色光波長無關(guān)D.由同一單色光形成同一干涉圖樣上,相鄰明條紋(或暗條紋)之間距離是相等答案:AD25共34頁25/344.在雙縫干涉試驗中,用黃色光得到一個干涉圖樣.若要使干涉條紋間距變寬,能夠采取方法是()A.換用綠色濾光片B.換用紅色濾光片C.使光源發(fā)出光更強一些D.使光屏向雙縫靠近一些E.使雙縫間距離變小些答案:BE26共34頁26/345.用雙縫干涉測光波長試驗裝置如圖所表示,已知單縫與雙縫間距離L1=100mm,雙縫與屏距離L2=700mm,雙縫間距d=0.25mm,用測量頭來測量亮紋中心距離,測量頭由分劃板?目鏡?手輪等組成,轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板左右移動,讓分劃板中心刻線對準(zhǔn)亮紋中心(如圖所表示),記下此時手輪上讀數(shù),轉(zhuǎn)動測量頭,使分劃板中心刻度線對準(zhǔn)另一條亮紋中心,記下此時手輪上讀數(shù).27共34頁27/3428共34頁28/34

(1)若試驗過程中分劃板中心刻線分別對準(zhǔn)第1條和第4條亮紋中心時,手輪上讀數(shù)如圖(甲)和(乙)所表示,則對準(zhǔn)第1條時讀數(shù)x1=________mm,對準(zhǔn)第4條時讀數(shù)x2=________mm;

(2)寫出計算波長λ表示式為________(用符號表示),計算值λ=________nm.2.1907.868

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29共34頁29/3430共34頁30/34點評:本題綜合考查學(xué)生對試驗原理應(yīng)用和試驗數(shù)據(jù)處理能力.注意手輪讀數(shù)方法和對λ=表示式中各物理量了解,學(xué)會依據(jù)提供信息建立物理量間聯(lián)絡(luò).31共34頁31/346.如圖所表示,在“用雙縫干涉測光波長”試驗中,光具座上放置光學(xué)元件依次為①________________?②濾光片?③________________?④________________?⑤遮光筒?⑥光屏.對于某種單色光,為減小相鄰亮紋(暗紋)間距離,可采取__________________或____________________方法.光源單縫雙縫增大雙縫間距離減小雙縫到屏距離32共34頁32/347.如圖所表示,某同學(xué)在做“用雙縫干涉測光波長”試驗時,第一次分劃板中心刻度線對齊A條紋中心時(圖1),游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖(3)所表示,第二次分劃板中心刻度線對齊B條紋中心時(