4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 学案-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

山东省聊城第三中学高二物理 编写： 审核： 使用时间：2023年12月15日 4．实验：用双缝干涉测量光的波长 一、实验目的 1．了解“用双缝干涉测量光的波长”的实验原理,知道影响干涉条纹宽度的因素。 2．经历用双缝干涉测量光的波长的实验过程,加深对双缝干涉图样的认识和理解,养成合作意识。 二、实验原理与方法（填空） 1．实物原理 如图所示，两缝之间的距离为d，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略。 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： 2．测量原理 由公式 可知，在双缝干涉实验中，d是 间距，是已知的；l是 的距离，可以测出，那么，只要测出相邻两明条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx，即可由公式 计算出入射光波长的大小。 3．条纹间距Δx的测定 甲　　　　　　　 　乙 如图甲所示，测量头由 、 、 等构成，测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，然后转动手轮，使分划板向左(向右)移动至分划板的中心刻线与另一相邻亮条纹的中心对齐，如图乙所示，记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出n条亮纹间的距离a，可求出相邻两亮纹间的距离 。 二、实验器材 双缝干涉仪(包括： 、光源、滤光片、 、 、 、光屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺。 三、实验步骤 1．按图所示安装仪器。 2．将 、 、 调节在遮光筒的中心轴线上。 3．使光源发光，在光源和单缝之间加红(绿)色滤光片，让通过后的条形光斑恰好落在双缝上，通过遮光筒上的测量头，仔细调节目镜，观察单色光的干涉条纹，撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩色条纹)。 4．加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，分划板的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下手轮的读数，然后继续转动使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐另一条纹中心，记下此时手轮读数和移过分划板中心刻度线的条纹数n。 5．将两次手轮的读数相减，求出n条亮纹间的距离a，利用公式 ，算出条纹间距，然后利用公式 ，求出此单色光的波长λ(d仪器中已给出，l可用米尺测出)。 6．重复测量、计算，求出波长的平均值。 7．换用另一滤光片，重复实验。 四、误差分析 本实验为测量性实验，因此应尽一切办法减少有关测量的误差。实验中的双缝间距d是器材本身给出的，因此本实验要注意l和Δx的测量。光波的波长很小，l、Δx的测量对波长的影响很大。 1．双缝到屏的距离l的测量误差 因本实验中双缝到屏的距离非常长，l的测量误差不太大，但也应选用毫米刻度尺测量，并用 办法减小相对误差。 2．测条纹间距Δx带来的误差 (1)干涉条纹没有调到最清晰的程度。 (2) 与 不平行， 没有恰好位于条纹中心。 (3)测量多条亮条纹间距时读数不准确。 (4)利用“ 法”测n条亮纹间距，再求Δx＝，并且采用多次测量求Δx的平均值的方法进一步减小误差。 五、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 、 、 、 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 平行且靠近。 4．实验中会出现屏上的光很弱的情况，主要是 、 、 、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。 ★★课堂达标★★ 1..如图所示，在利用双缝干涉测量光的波长的实验中，需要从标尺上读出某条亮纹的位置，图中所示的读数是________mm；若缝与缝间相距d，双缝到屏间的距离为L，相邻两个亮条纹中心的距离为 ，则光的波长表示为 ________（字母表达式）；某同学在两个亮条纹之间测量，测出以下结果，其他数据为： ，测量 的情况如图所示，由此可计算出该光的波长为： ________m。 2.《用双缝干涉测光的波长》实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图），并选用缝