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高中物理編輯
2020版高考物理總復習15第4講實驗:用雙縫干涉測光的波長教案新人教版
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資源簡介
4講 實驗:用雙縫干涉測光的波長
一、實驗目的
1.明確實驗器材的構成及其作用。
2.觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣。
3.測定單色光的波長。
二、實驗原理
如圖所示,電燈發出的光,經過濾光片后變成單色光,再經過單縫S時發生衍射,這時單縫S相當于一單色光源,衍射光波同時到達雙縫S1S2之后,再次發生衍射,S1S2雙縫相當于兩個步調完全一致的單色相干光源,透過S1S2雙縫的單色光波在屏上相遇并疊加,S1S2到屏上P點的路程分別為r1r2,兩列光波傳到P的路程差Δx|r1r2|,設光波波長為λ
1.若Δxnλ (n0,1,2…),兩列波傳到P點同相位,互相加強,出現條紋。
2.若Δx(2n1) (n0,1,2…),兩列波傳到P點反相位,互相減弱,出現條紋。
這樣就在屏上得到了平行于雙縫S1S2的明暗相間的干涉條紋。相鄰兩條明()條紋間的距離Δx與入射光波長λ,雙縫S1S2間距離d及雙縫與屏的距離l有關,其關系式為:Δxλ,由此可知,只要測出Δxdl,即可測出波長λ
兩條相鄰明()條紋間的距離Δx可用測量頭測出。測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構成。如下圖左所示。
  
轉動手輪,分劃板會左、右移動。測量時,應使分劃板中心刻線對齊條紋的中心(如上圖右所示),記下此時手輪上的讀數a1;轉動手輪,使分劃板向一側移動,當分劃板中心刻線對齊另一條相鄰的條紋中心時,記下手輪上的刻度a2,兩次讀數之差就是這兩條條紋間的距離。即Δx|a1a2|
Δx很小,直接測量時相對誤差較大,通常測出n條明()條紋間的距離a,再推算相鄰兩條明()條紋間的距離Δx
三、實驗器材
 雙縫干涉儀,即:光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭,另外還有學生電源、導線、刻度尺。
四、實驗步驟
1.觀察雙縫干涉圖樣
(1)把直徑約10 cm、長約1 m的遮光筒水平放在光具座上;筒的一端裝有雙縫,另一端裝有毛玻璃屏(裝置如圖所示)
(2)取下雙縫,打開光源,調節光源的高度,使光線能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮。
(3)放好單縫和雙縫,單縫和雙縫間距離為510 cm,并使縫相互平行,中心大致位于遮光筒的軸線上。
(4)通過測量頭觀察屏上出現的白光的干涉圖樣。
(5)在單縫和光源之間放上濾光片,觀察單色光的干涉圖樣。
2.測定單色光的波長
(1)用刻度尺測出屏到雙縫的距離l
(2)轉動手輪,使分劃板中心刻線與亮條紋的中心對齊,記下此時手輪上的讀數為亮紋1的位置。
(3)轉動手輪,使分劃板中心刻線對準另一亮條紋的中心,記下此時手輪上的讀數,即為亮條紋n的位置,兩次讀數之差為這兩條亮條紋間的距離a
(4)相鄰亮紋間距Δx,代入λΔx(其中d在雙縫上已標出),即可求得光波波長。
(5)換用不同的濾光片,重復實驗測量其他單色光的波長。
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