1、13.4实验：用双缝干涉测量光的波长 导学案一、实验目的1了解光波产生稳定干涉图样的条件2观察白光及单色光的双缝干涉图样3掌握用公式x测定波长的方法4会用测量头测量条纹间距离二、实验原理1相邻明纹(暗纹)间的距离x与入射光波长之间的定量关系推导如图1341所示，双缝间距d，双缝到屏的距离l.双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0.对屏上与P0距离为x的一点P，两缝与P的距离PS1r1，PS2r2.在线段PS2上作PMPS1，则S2Mr2r1，因dl，三角形S1S2M可看作直角三角形有：r2r1dsin (令S2S1M)图1341则：xltan lsin 有：r2r1d若P处为亮纹，则dk
2、，(k0,1,2，)解得：xk.(k0,1,2，)相邻两亮纹或暗纹的中心距离：x.2测量原理由公式x可知，在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；l是双缝到屏的距离，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x，即可由公式x计算出入射光波长的大小3条纹间距x的测定如图1342甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与干涉条纹平行，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条纹的中心对齐，如图1342乙所示记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出n个亮纹间的距离a，可求出相邻两亮纹间的距离x.图1342三、实验器材双缝
3、干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、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、米尺一、实验步骤1按图1343所示安装仪器图13432将光源中心、单缝中心、双缝中心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
4、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x，算出条纹间距，然后利用公式x，求出此单色光的波长(d仪器中已给出，l可用米尺测出)6换用另一滤光片，重复步骤3、4、5，并求出相应的波长二、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，并用多次测量求平均值的办法减小相对误差2测条纹间距x带来的误差 (1)干涉条纹没有调到最清晰的程度(2)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(3)测量多条亮条纹间距时读
5、数不准确三、注意事项1单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的轴线上，双缝到单缝距离应相等2测双缝到屏的距离l可用米尺测多次取平均值3测条纹间距x时，用测量头测出n条亮(暗)纹间的距离a，求出相邻的两条亮(暗)纹间的距离x.实验探究1实验操作过程及仪器读数在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如下图1344): 【导学号：23570104】图1344(1)下列说法哪一个是错误的_(填选项前的字母)A调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出
6、相邻两条亮纹间距x(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图1345，其示数为_mm.图1345【答案】(1)A(2)1.970实验探究2实验数据处理利用双缝干涉测定单色光波长，某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时(图1346甲)，游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时(图乙)，游标卡尺的示数如图丁所示，已知双缝间距为0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图丙中游标卡尺的示数为_ mm.图丁游标卡尺的示数为_ mm.在实验中，所测单色光的波长为_ m在本实验中如果在双缝上各有一个红色和绿色滤光片，那么在光屏上将_(选填“能”或者“不能”)看到明暗相间的条纹图1346【答案】11.416.86.75107不能