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第十四章实验十九 用双缝干涉测光的波长


纹中心时,记下手轮上的刻度数a2 ,
两次读数之差就是这两条条纹间的距 离,即Δx=a1-a2.
第十四章
光的传播 光的波动性
过程分析导引
实验步骤 1.观察干涉条纹 (1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放
在光具座上.如图14-5-3所示.
图14-5-3
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(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,使光源发出的 光能沿轴线到达光屏. (4)安装双缝和单缝,中心大致位于遮 光筒的轴线上,
图14-5-1
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3.使用方法:转动手轮,分划板会左、 右移动.测量时,应使分划板中心刻线 对齐条纹的中心 (如图14-5-2所 示),记下此时手 图14-5-2 轮上的读数a1;
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转动手轮,使分划板向一侧移动,当
分划板中心刻线对齐另一条相邻的条
dΔx/l.
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实验器材
双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、
单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量
头组成)、学生电源、导线、刻度尺等.
测量头使用方法
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1.结构:由分划板、目镜、手轮等构 成.如图14-5-1所示. 2.用途:测两条相邻明(暗)条纹间的 距离Δx.
准确,此间距中的条纹数未数清.
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注意事项 1.双缝干涉仪是比较精密的仪器,应 轻拿轻放,且注意保养. 2.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、双缝平行且间距 适当.
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3.光源灯丝最好为线状灯丝,并与单 缝平行且靠近. 4.调节的基本依据是:照在光屏上的 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所致,干 涉条纹不清晰一般原因是单缝与双缝 不平行所致,故应正确调节.
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(2)固定刻度读数为0.5 mm,可动刻度 读数为20.2,所以测量结果为0.5 mm +
20.2×0.01 mm=0.702 mm.
(3)测量头中的分划板中心刻线与干涉条 纹不在同一方向上,由几何知识可知测 量头的读数大于条纹间的实际距离. 【答案】 (1)ACD (2)0.702 (3)大于
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【解析】
(1)主尺读数为15 mm,游
标尺读数为1×0.02 mm=0.02 mm, 二者相加即可. (2)由于图中数字标记的是暗条纹,首 先应根据暗条纹所标数字给亮条纹也 标明条数,若图乙的(a)图中的中央刻 线所对亮条纹记为第1条,
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则图丙的(a)图中,中央刻线所对亮纹为 x2-x1 n=7,则 Δx= =2.31 mm,光的 n-1 Δx· d 波长 λ= =6.6×102 nm. l
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误差分析 1.双缝到屏的距离l的测量存在误差. 2.测条纹间距Δx带来的误差 (1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度.
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(2)误认为Δx为亮(暗)条纹的宽度.
(3)分划板刻线与干涉条纹不平行,中
心刻线没有恰好位于条纹中心.
(4)测量多条亮条纹间的距离时读数不
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使分划板中心刻线移动至另一亮条纹 的中央,记下此时手轮上的读数a2 , 将该条纹记为第n条亮纹. (3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d 是已知的). (4)改变双缝间的距离d,双缝到屏的 距离l,重复测量.
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数据处理
a2-a1 1.条纹间距 Δx=| |. n-1 d 2.波长 λ= l Δx. 3.计算多组数据,求 λ 的平均值.
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实验典例探究
双缝干涉实验的数据处理
例1
在“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14-5-4甲),并
选用缝间距d=0.20 mm的双缝屏.从
仪器注明的规格可知,
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像屏与双缝屏间的距离L=700 mm.然 后,接通电源使光源正常工作.
图14-5-4
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(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米, 副尺上有50分度.某同学调整手轮后, 从测量头的目镜看去,第一次映入眼 帘的干涉条纹如图乙(a)所示,图乙(a) 中的数字是该同学给各暗纹的编号, 此 时 图 乙 (b) 中 游 标 尺 上 的 读 数 x1 = 1.16 mm;
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实验十九
用双缝干涉测光的波长
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知识要点归纳
实验目的
观察白光、单色光的干涉图样,测定
单色光的波长.
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实验原理
单色光通过单缝后,经双缝产生稳定
的干涉图样,图样中相邻两条亮(暗)
纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的
距离l、单色光的波长λ之间满足λ=
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知能优化演练
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D.干涉条纹间距与光的波长有关 以 上 几 点 中 你 认 为 正 确 的 是 _______. (2)当测量头中的分划板中心刻线对齐
某条刻度线时,手轮上的示数如图14
-5-6所示,该读数为________mm. (3)如果测量头中的分划板中心刻线与 干涉条纹不在同一方向上,
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如图14-5-7所示.则在这种情况下 测 量 干 涉 条 纹 的 间 距 Δx 时 , 测量 值 ________(填“大于”、“小于”或 “等于”)实际值.
图14-5-6
图14-5-7
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【解析】 (1)为使屏上的干涉条纹清晰, 灯丝与单缝和双缝必须平行放置,所得 l 到的干涉条纹与双缝平行;由 Δx= λ d 可知,条纹的疏密程度与双缝间距离、 光的波长有关,所以 A、C、D 选项正 确.
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接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条 纹如图丙(a)所示,此时图丙(b)中游标 尺上的读数x2=________mm; (2)利用上述测量结果,经计算可得两 个 相 邻 明 纹 ( 或 暗 纹 ) 间 的 距 离 Δx = ________mm;这种色光的波长 λ= ________nm.
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使双缝与单缝的缝平行,二者间距约5 cm~10 cm,这时,可观察白光的干 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.
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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. (2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹 的中央,记下手轮上的读数a1 ,将该 条纹记为第1条亮纹;转动手轮,
【答案】
(1)15.02
(2)2.31
6.6×102
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实验结论与误差分析
例2
在“用双缝干涉测量光的波长”
实验中,实验装置如图14-5-5所示.
图14-5-5
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(1)以线状白炽灯为光源,对实验装置 进行了调节并观察实验现象后,总结 出以下几点: A.灯丝和单缝及双缝必须平行放置 B.干涉条纹与双缝垂直 C.干涉条纹疏密程度与双缝宽度有 关
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