物理实验：用双缝干涉条纹测光的波长

概要：一. 教学内容： 实验：用双缝干涉条纹测光的波长全章复习二. 知识要点：1. 通过安装调节实验仪器，使学生了解光波产生稳定的干涉现象的条件。让学生观察白光及单色光的双缝干涉图样，并测定单色光波的波长。2. 本章知识梗概 三. 重点、难点解析：1. 实验实验原理：光源发出的光经滤色片成为单色光，单色光通过单缝后，相当于线光源。通过双缝后，变成频率相同、相（位）差恒定的相干光，可以在光屏上产生稳定的干涉图样根据计算波长的公式： ，测出双缝间的距离d，双缝到光屏的距离< > ，同种相邻干涉条纹间的距离Δx，即可算出单色光的波长。实验方法：仪器安装调节好后，换上测量头，把测量头的游标尺置10mm左右，调节目镜，在视场中出现清晰的干涉条纹及分划板上的刻线，然后在单缝前套上红色或绿色滤色片即可开始测量。分划板上的刻线形状如图所示，一条水平刻线、二条竖直刻线。竖直刻线应与干涉条纹平行。若不平行，松开测量头上的紧固螺钉，转动测量头，使竖直划线与干涉条纹平行．在双缝距d及缝屏距 已知的条件下。测出相邻两条亮（或暗）条纹的间距Δx，就可计算波长

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一. 教学内容： 实验：用双缝干涉条纹测光的波长

全章复习

二. 知识要点：

1. 通过安装调节实验仪器，使学生了解光波产生稳定的干涉现象的条件。让学生观察白光及单色光的双缝干涉图样，并测定单色光波的波长。

2. 本章知识梗概

三. 重点、难点解析：

1. 实验

实验原理：

光源发出的光经滤色片成为单色光，单色光通过单缝后，相当于线光源。通过双缝后，变成频率相同、相（位）差恒定的相干光，可以在光屏上产生稳定的干涉图样根据计算波长的公式：

，测出双缝间的距离d，双缝到光屏的距离< >

，同种相邻干涉条纹间的距离Δx，即可算出单色光的波长。

实验方法：

仪器安装调节好后，换上测量头，把测量头的游标尺置10mm左右，调节目镜，在视场中出现清晰的干涉条纹及分划板上的刻线，然后在单缝前套上红色或绿色滤色片即可开始测量。

分划板上的刻线形状如图所示，一条水平刻线、二条竖直刻线。竖直刻线应与干涉条纹平行。若不平行，松开测量头上的紧固螺钉，转动测量头，使竖直划线与干涉条纹平行．在双缝距d及缝屏距

已知的条件下。测出相邻两条亮（或暗）条纹的间距Δx，就可计算波长

。若直接测Δx，测量的相对误差较大，因此可先测6条明（或暗）条纹的总间距．再计算出Δx。转动手轮，把分划板刻线对齐左边某一条清晰的亮（或暗）条纹，记下游标尺上的读数x1，然后把分划板移向右边，把刻线对齐第七条亮（或暗）条纹，记下游标尺读数x7，如图所示。6条条纹的总间距为x7一x1．则

。

分划板刻线能否对齐干涉条纹，对测量结果影响很大，由于明暗条纹的单线不很清晰，测量时应对齐干涉明（或暗）条纹的中心。方法如下：把明（或暗）条纹嵌在分划板两根短刻线之间，使条纹的两边边缘与短刻线的距离相等，这时，中心刻线就对齐在条纹的中心，如图所示。为减小测量误差，x1及x7的读数应重复测几次，取其平均值。计算波长时，双缝缝距标在双缝座上，在安装仪器时就要把d值记下来。缝屏距

。不加接长管是600mm，加上接长管后为700mm。

误差分析：

产生偶然误差主要是条纹间距的测量和读数操作错误。

2.

【典型例题

[例1] 用单色光做双缝实验时，从中央O点开始计数。在光屏上某点P恰为第三条亮纹。现改用频率较高的单色光照射，装置其他条件不变，那么（ ）

A. P处仍为第三条亮纹

B. P处可能是第四条暗纹

C. P处可能是第二条亮纹

D. 若将光屏向双缝移近一些，在P处可能是看到第二条亮纹

，光屏向双缝移近即

变小，波程差变大，P的亮纹级数将提高。D选项错误。

[例2] 若把杨氏双缝干涉实验改在水中进行，其他条件不变，则得到的干涉条纹间距将如何变化（ ）

A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 不能确定

解析：光在水中的波长小于空气中波长，由条纹间距公式

答案：B

[例4] 登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为n=1.5，所要消除的紫外线的频率为8.1×1014Hz，那么它设计的这种“增反膜”的厚度至少是多少？

=

=

2.47×10－7m，因此膜的厚度至少是1.2×10－7m。

[例5] 平行光通过小孔得到的衍射图样和泊松亮斑比较，下列说法中正确的有（ ）

A. 在衍射图样的中心都是亮斑

B. 泊松亮斑中心亮点周围的暗环较宽

C. 小孔衍射的衍射图样的中心是暗斑，泊松亮斑图样的中心是亮斑

D. 小孔衍射的衍射图样中亮、暗条纹间的间距是均匀的，泊松亮斑图样中亮、暗条纹间的间距是不均匀的

[例6] 有关偏振和偏振光的下列说法中正确的有（ ）

A. 只有电磁波才能发生偏振，机械波不能发生偏振

B. 只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振

C. 自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光

D. 除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光

双缝间距是0.4mm，当分划板中心刻线从第l条亮纹移到第6条亮纹时，测量头如图所示，

上手轮的两次读数如图（a）、（b）所示。测得的单色光波长是多少？