光波波长的测定.doc

大学物理实验

物理实验报告

实验名称 用双缝干涉测定光波波长

姓 名 郑 萍

班 级 医学检验 1003班

学 号 2206100304

实验日期
2010年12月25号

用双缝干涉测定光波波长

一、实验目的
1.了解光波产生稳定的干涉现象的条件
2.观察白光及单色光的双缝干涉图样
3.学会测波长的一种方法
4.培养学生良好的科学实验素养
二、实验原理
1.光通过双缝干涉仪上的单缝和双缝后，得到振动情况完全相同的光，它们在双缝后面的空间互相叠加会发生干涉现象。如果用单色光照射，在屏上会得到明暗相间的条纹；如果用白光射，可在屏上观察到彩色条纹。
2.本实验要测单色光的波长，光源发生的光经滤色片成为单色光，单色光通过双缝变成频率相同、相位差恒定的相干光，干涉后产生明暗相同的等间距直条纹，条纹的间距与相干光源的波长有关。设双缝宽d，双缝到屏的距离为L，相干光源的波长为λ，则产生干涉图样中相邻两条亮（或暗）条纹之间的距离△x，由此得: λ=L△x /d，因此只要测得d、L,△x即可测得波长。相干光源的产生用“一分为二”的方法,用单缝取单色光，再通过双缝，单色光由滤光片获得。△x的测量可用测量头完成，测量头由目镜，划板，手轮等构成，通过测量头可清晰看到干涉条纹，分划板上中间有刻线，以此为标准，并根据手轮的读数可求得△x，由于△x较小，可测出几条亮（或暗）条纹的间距a，则相邻两条闻之间的距离△x=a/n。
三、实验器材
双缝干涉实验仪，光具座（连附件）

双缝干涉实验仪
四、实验过程
1.把长约1m，直径10cm的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有毛玻璃（当光屏用），把另一端的双缝先取下。
2.接通电源，打开光源，调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒把光屏照亮后，固定光源。
3.把双缝装到遮光筒的另一端，再在双缝与光源之间放单缝，使单缝与双缝之间的距离为10cm，并让单缝与双缝平行，而且使他们的中心位于遮光筒的轴线上。
4.调节单缝与双缝之间的距离，使屏上成清晰的彩色干涉图样。
5.再在光源和单缝之间装上滤光片，在屏上就能出现条纹间距相等的明暗相同的单色条纹。
6.改变滤光片颜色，在屏上能出现：条纹间距相等的明暗相同的单色条纹但与步骤5中的间距不同。
7.用刻度尺测出双缝到光屏的距离L。
8.转动测量头手轮，使分划板中心刻线与干涉条纹中某一条亮（或暗）条纹平行，并对齐该条的中心。记下此时手轮上的读数x1。
分划板刻线 图1
9.测出相邻两条亮（或暗）条纹的间距Δx，就可计算波长λ。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。再次转动手轮，使刻线对齐第七条亮（或暗）条纹（如图1），记下游标尺读数x7 ,6条条纹的总间距为x7－x1，则Δx＝（x7－x1）／6。
10.把上述数据代入公式λ=L△x /d，即可算出单色光的波长。
11.换用其他颜色的滤光片重复步骤8、9、10，即可算出不同单色光的波长。
12.断开电键，整理仪器。
五、记录实验数据

d
L
△x
λ
1

2

六、得到实验结论
λ=L△x /d
七、注意事项
1、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。
2、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d标在双缝座上，在安装仪器时就要把d值记下来。
八、思考题
1．相邻两条明条纹或暗条纹的间距Δx与哪些因素有关？
2．白光的双缝干涉图样为什么中央亮条纹是白色的；其他各级亮条纹中，为什么红色在最外侧？