08 基础课：用双缝干涉测量光的波长

实验目的

1. 观测单色光的双缝干涉图样
2. 用双缝干涉图样测定单色光的波长

实验原理

实验器材

透镜：使射向单缝的光更集中，可以没有

滤光片：得到单色光

单缝：相当于一个线光源

双缝：相当于两个频率相同、振动步调一致的光源

遮光筒：单色光发生干涉的区域

毛玻璃：光屏

目镜：看条纹

单缝和双缝

单缝和双缝器材非常精密，缝很小。

物理量测量：$l$

用刻度尺测出。

物理量测量： ∆x

用测量头测量。

测量头有两种，都由分划板、目镜、手轮等构成。转动手轮，分划板会左右移动。

测量时，应使分划板的中心刻线与条纹的中心对齐，记下此时 手轮上的读数。然后转动测量头，使分划板中心刻线与另一条 纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数。两次读数之差表示这 两个条纹间的距离。

为了减小误差，要测多个亮条纹间的距离，再求平均。

测暗条纹也可以。

实验步骤 - 观察图样

1. 将光源、遮光筒、毛玻璃屏等依次安放在光具座上。
2. 接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。
3. 调节光源的高度和角度，使光源灯丝发出的光能沿着遮光筒的轴线到达光屏。
4. 安装单缝和双缝，使单缝与双缝相互平行，二者间距约 5～10cm，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上。
5. 在单缝和光源间放上滤光片，就可以观察到单色光的双缝干 涉图样。分别改变滤光片的颜色、使用距离不同的双缝、改变 双缝到毛玻璃的距离，观察干涉条纹的变化。

实验步骤 - 测波长

1. 安装滤光片和测量头，调节至通过目镜可清晰观察到干涉条纹。
2. 用刻度尺测量双缝到光屏间的距离 $l$($d$ 是已知的)。
3. 转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹 的中心，记为第一条，记下手轮上的读数 $x_1$；转动手轮，使分 划板中心刻线对齐第 n 条亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数 $x_2$。则相邻亮纹间距为：$\mathrm{\Delta }x=\frac{x_1-x_2}{n-1}$
4. 换用不同颜色的滤光片、改变𝒍和𝒅，重复上述 1～3 步骤，求 出相应的波长。

数据处理

注意事项

1. 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 5～10cm
4. 调节的基本依据：照在像屏上的光很弱主要是由于灯丝与单缝、双缝、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缝不平行
5. 测量头在使用时应使中心刻线对应着亮 (暗) 条纹的中心
6. 光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近

误差分析

例题

题 1

TIP

除了波长， 条纹间距只跟双缝到屏幕、双缝之间的距离有关，跟别的所有距离都无关

解

1. C
2. D

题 2

解

1. B

题 3

解

题 4

解

1. EDB
2. A
3. 变宽，变窄

题 5

解

1. B

3. A