實(shí)驗(yàn)器材雙縫干涉儀(包括：光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、光屏及測(cè)量頭)、學(xué)生電源、導(dǎo)線、米尺。實(shí)驗(yàn)步驟1．器材的安裝與調(diào)整(1)先將光源、遮光筒依次放于光具座上，如圖所示，調(diào)整光源的高度，使它發(fā)出的一束光沿著遮光筒的軸線把屏照亮。
(2)將單縫和雙縫安裝在光具座上，使光源、單縫及雙縫三者的中心位于遮光筒的軸線上，并注意使雙縫與單縫相互平行，在遮光筒有光屏一端安裝測(cè)量頭，如圖所示，調(diào)整分劃板位置到分劃板中心刻線位于光屏中央。2．觀察雙縫干涉圖樣(1)調(diào)節(jié)單縫的位置，使單縫和雙縫間距離保持在5～10 cm，使縫相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上，這時(shí)通過(guò)測(cè)量頭上的目鏡觀察干涉條紋，若干涉條紋不清晰，可通過(guò)遮光筒上的調(diào)節(jié)長(zhǎng)桿輕輕撥動(dòng)雙縫，即可使干涉條紋清晰明亮。在屏上就會(huì)看到白光的雙縫干涉圖樣。
(2)將紅色(或綠色)濾光片放置在單縫前面，通過(guò)目鏡可看到單色光的雙縫干涉條紋。(3)在光源及單縫之間加上一凸透鏡，調(diào)節(jié)光源及單縫的位置，使光源燈絲成像于單縫上，可提高雙縫干涉條紋的亮度，使條紋更加清晰，如圖所示。
誤差分析1．測(cè)雙縫到屏的距離l帶來(lái)的誤差，可通過(guò)選用毫米刻度尺，進(jìn)行多次測(cè)量求平均值的辦法減小誤差。2．測(cè)條紋間距Δx帶來(lái)的誤差。(1)干涉條紋沒(méi)有調(diào)到最清晰的程度。(2)分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒(méi)有恰好位于條紋中心。(3)測(cè)量多條亮條紋間距離時(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)確。
注意事項(xiàng)1．放置單縫和雙縫時(shí)，必須使縫平行。2．要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一條軸線上。3．測(cè)量頭的中心刻線要對(duì)著亮(或暗)條紋的中心。4．要多測(cè)幾條亮條紋(或暗條紋)中心間的距離，再求Δx。5．照在光屏上的像很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫、測(cè)量頭與遮光筒不共軸所致，干涉條紋不清晰一般是因?yàn)閱慰p與雙縫不平行。
(一)實(shí)驗(yàn)原理與操作[典例1]　在“用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)定光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。
A．燈絲和單縫及雙縫必須平行放置B．干涉條紋與雙縫垂直C．干涉條紋疏密程度與雙縫寬度有關(guān)D．干涉條紋間距與光的波長(zhǎng)有關(guān)以上幾點(diǎn)中你認(rèn)為正確的是________。(2)當(dāng)測(cè)量頭中的分劃板中心刻線對(duì)齊某條刻度線時(shí)，手輪上的示數(shù)如圖乙所示，該讀數(shù)為_(kāi)_______mm。
(3)如果測(cè)量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，如圖丙所示。則在這種情況下測(cè)量干涉條紋的間距Δx時(shí)，測(cè)量值________(填“大于”“小于”或“等于”)實(shí)際值。
[微點(diǎn)撥]實(shí)驗(yàn)操作技巧(1)單縫與雙縫要相互平行，這樣條紋比較清晰。(2)分劃板中心刻線與干涉條紋中心在同一方向上，這樣測(cè)出的條紋間距才準(zhǔn)確?！　　?br/>[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]1．如圖是用雙縫干涉儀測(cè)光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖：(1)圖中①是光源，⑤是光屏，它們之間的②③④依次是________、________和________。(2)以下操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離的是________。A．增大③和④之間的距離B．增大④和⑤之間的距離C．將紅色濾光片改為綠色濾光片D．增大雙縫之間的距離
(二)數(shù)據(jù)處理和誤差分析　[典例2]　用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)定光的波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，已知單縫與雙縫間的距離L1＝100 mm，雙縫與屏的距離L2＝700 mm，雙縫間距d＝0.25 mm。用測(cè)量頭來(lái)測(cè)量亮條紋中心的距離。測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板左右移動(dòng)，讓分劃板的中心刻線對(duì)準(zhǔn)亮條紋的中心(如圖乙所示)，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)另一條亮條紋的中心，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)。
(1)分劃板的中心刻線分別對(duì)準(zhǔn)第1條和第4條亮條紋的中心時(shí)，手輪上的讀數(shù)如圖丙所示，則對(duì)準(zhǔn)第1條時(shí)讀數(shù)x1＝________mm，對(duì)準(zhǔn)第4條時(shí)讀數(shù)x2＝________mm。(2)寫出計(jì)算波長(zhǎng)λ的表達(dá)式：λ＝________(用符號(hào)表示)，λ＝________nm。
[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]2．某同學(xué)利用圖示裝置測(cè)量某種單色光的波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，接通電源使光源正常發(fā)光；調(diào)整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，該同學(xué)可________；A．將單縫向雙縫靠近B．將屏向靠近雙縫的方向移動(dòng)C．將屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動(dòng)D．使用間距更小的雙縫
(2)若雙縫的間距為d，屏與雙縫間的距離為l，測(cè)得第1條暗條紋到第n條暗條紋之間的距離為Δx，則單色光的波長(zhǎng)λ＝ ________；(3)某次測(cè)量時(shí)，選用的雙縫的間距為0.300 mm，測(cè)得屏與雙縫間的距離為1.20 m，第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56 mm。則所測(cè)單色光的波長(zhǎng)為_(kāi)_______nm(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

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第五節(jié) 用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)定光的波長(zhǎng)

版本： 粵教版 (2019)

年級(jí)： 選擇性必修 第一冊(cè)

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