13.4实验：用双缝干涉测量光的波长学案-2020-2021学年高二物理人教版选修3-4

4　实验：用双缝干涉测量光的波长 【学习目标】 1.掌握双缝干涉条纹间距的计算公式及推导过程. 2.掌握用双缝干涉测波长的原理、器材、操作步骤及注意事项. 3.会利用双缝干涉实验测量单色光的波长，加深对双缝干涉的理解． 【课前学习】 一、实验原理 如图1所示，两缝之间的距离为d，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略． 图1 两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0＝l.则相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是：Δx＝eq \f(l,d)λ. 若已知双缝间距，再测出双缝到屏的距离l和条纹间距Δx，就可以求得光波的波长． 二、实验器材 双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头．另外，还有学生电源、导线、刻度尺等． 三、实验步骤 1．将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图2所示． 图2 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轴线到达屏． 4．安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距5～10 cm，这时可观察白光的干涉条纹． 5．在单缝和光源之间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹． 四、数据处理 1．安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹． 2．使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮条纹，则相邻两亮条纹间距Δx＝eq \f(|a2－a1|,n－1). 3．用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的)． 4．重复测量、计算，求出波长的平均值． 五、误差分析 1．光波的波长很小，Δx、l的测量对波长λ的影响很大． 2．在测量l时，一般用毫米刻度尺；而测Δx时，用千分尺且采用“累积法”． 3．多次测量求平均值． 六、注意事项 1．双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件． 2．滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去． 3．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、双缝平行且竖直，间距大约5～10 cm. 4．照在屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致．干涉条纹不清晰的主要原因一般是单缝与双