第五章 第1节 光的干涉.docx
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第五章第1节光的干涉
第1节
光_的_干_涉
1.用单色光做双缝干涉实验时,屏上出现明暗相间的条纹,用白光做双缝干涉实验时,屏上出现彩色条纹。
2.屏上某点到双缝的距离之差Δr=±kλ时,该点为明条纹,屏上某点到双缝的距离之差Δr=±(2k-1)时,该点为暗条纹。
3.干涉图样中,相邻两明条纹或暗条纹的间距相同。
4.薄膜干涉是膜的前后两表面的反射光的干涉,观察薄膜干涉时,观察者应与光源在薄膜的同侧。
双缝干涉
[自读教材·抓基础]
1801年,英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。
(如图所示)
1.实验过程
让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上,两狭缝相距很近,两狭缝就成了两个光源,它们的振动情况总是相同的,两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加。
2.实验现象
在屏上得到明暗相间的条纹。
3.实验结论
实验证明光是一种波。
[跟随名师·解疑难]
1.双缝干涉实验的装置示意图
实验装置如图所示,有光源、单缝、双缝和光屏。
2.单缝屏的作用
获得一个线光源,使光源有唯一的频率和振动情况。
如果用激光直接照射双缝,可省去单缝屏。
杨氏那时没有激光,因此他用强光照射一条狭缝,通过这条狭缝的光再通过双缝产生相干光。
3.双缝屏的作用
红色平行光照射到双缝S1、S2上,这样一束光被分成两束振动情况完全一致的相干光。
4.屏上某处出现亮、暗条纹的条件
频率相同的两列波在同一点引起的振动的叠加,如亮条纹处某点同时参与的两个振动总是同相;暗条纹处总是振动反相。
具体产生亮、暗条纹的条件为:
(1)亮条纹的条件:
屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍。
即:
|PS1-PS2|=kλ=2k·(k=0,1,2,3……)
k=0时,PS1=PS2,此时P点位于屏上的O处,为亮条纹,此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹。
k为亮条纹的级次。
(2)暗条纹的条件:
屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍。
即:
|PS1-PS2|=(2k-1)·(k=1,2,3……)
k为暗条纹的级次,从第1级暗条纹开始向两侧展开。
5.双缝干涉图样的特点
(1)单色光的干涉图样:
如图所示,若用单色光作光源,则干涉条纹是明暗相间的条纹,且条纹间距相等。
中央为亮条纹,两相邻亮条纹(或暗条纹)间距离与光的波长有关,波长越大,条纹间距越大。
(2)白光的干涉图样:
若用白光作光源,则干涉条纹是彩色条纹,且中央条纹是白色的。
这是因为:
①从双缝射出的两列光波中,各种色光都能形成明暗相间的条纹,各种色光都在中央条纹处形成亮条纹,从而复合成白色条纹。
②两侧条纹间距与各色光的波长成正比,即红光的亮条纹间距宽度最大,紫光的亮条纹间距宽度最小,即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合,这样便形成了彩色干涉条纹。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)
从两只手电筒射出的光,当它们照射到同一点时看不到干涉条纹,是因为( )
A.手电筒射出的光不是单色光
B.周围环境的漫反射光太强
C.干涉图样太细小看不清楚
D.两个光源是非相干光源
解析:
选D 两只手电筒属两个各自独立发光的光源,根据物体的发光机理,二者发出的光是非相干光,因此它们照射到同一点时不发生干涉,因此无干涉条纹,故选项A、B、C错误,D正确。
薄膜干涉
[自读教材·抓基础]
1.产生原因
光线入射到薄膜上,由薄膜前后两个表面反射回来的两列光是相干光,它们相互叠加产生干涉。
2.应用:
检测平面的平整程度
如图(a)所示,用单色光从上面照射,空气层的上下两个表面反射的两列光波发生干涉。
空气层厚度相同的地方,两列波的路程差相同,两列波叠加时相互加强或削弱的情况也相同。
所以,如果被测表面是平的,干涉条纹就是一组平行的直线[图(b)];如果干涉条纹发生弯曲,就表明被测表面不平[图(c)]。
[跟随名师·解疑难]
1.薄膜干涉现象
(1)成因:
如图所示,竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用,下面厚、上面薄,从膜的前、后表面反射的两列光波叠加。
在某些位置,这两列波叠加后互相加强,则出现亮条纹;在另一些地方,叠加后互相削弱,则出现暗条纹。
故在单色光照射下,就出现了明暗相间的干涉条纹;若在白光照射下,则出现彩色干涉条纹。
(2)现象:
①每一条纹呈水平状态排列;
②由于各种色光干涉后相邻两亮纹中心的距离不同,所以若用白光做这个实验,会观察到彩色干涉条纹。
2.薄膜干涉的应用——增透膜
照相机、望远镜的镜头表面常镀一层透光的膜,膜的上表面与玻璃表面反射的光发生干涉,由于只有一定波长(一定颜色)的光干涉时才会相互加强,所以镀膜镜头看起来是有颜色的。
镀膜厚度不同,镜头的颜色也不一样。
一般增透膜的厚度是光在薄膜介质中传播的波长的,即d=,若厚度为绿光在薄膜中波长的,则镜头看起来呈蓝紫色。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)
[多选]关于光在竖直肥皂液薄膜上产生的干涉现象,下列说法中正确的是( )
A.干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面发生反射,形成的两列光波叠加的结果
B.若出现明暗相间的条纹相互平行,说明肥皂膜的厚度是均匀的
C.用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射间距小
D.薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的
解析:
选AC 要想产生干涉现象,必须有两列相干光源。
在肥皂膜干涉中,薄膜前后两表面反射的光正好是两个相干光源,它们相互叠加形成干涉条纹,所以选项A正确;肥皂膜在重力作用下,上面薄、下面厚,厚度是不均匀的,并且厚度均匀的薄膜是不会出现干涉条纹的(若厚度相同,路程差处处相等,两列波叠加后,若是加强,处处光线加强,若是减弱,处处光线减弱,不会出现明暗相间的条纹),所以选项B错误;波长越短的光波,对同一装置,干涉条纹越窄,绿光的波长小于黄光的波长,所以绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射的间距小,选项C正确;出现亮、暗条纹的位置与薄膜厚度有关,对于某位置,若光线叠加后加强,则与此等厚度的位置反射光线叠加都加强,从而形成亮条纹。
对暗条纹也是一样道理。
由于薄膜同一水平线上的厚度相同,因此干涉条纹基本上是水平的,所以选项D错误。
双缝干涉条纹分析
[典题例析]
1.如图所示是双缝干涉实验装置,使用波长为600nm的橙色光源照射单缝S,在光屏中央P处观察到亮条纹,在位于P点上方的P1点出现第一条亮条纹中心(即P1到S1、S2的路程差为一个波长),现换用波长为400nm的紫光光源照射单缝,则( )
A.P和P1处仍为亮条纹
B.P处为亮条纹,P1处为暗条纹
C.P处为暗条纹,P1处为亮条纹
D.P、P1处均为暗条纹
[思路点拨]
(1)光屏上P点形成亮条纹的条件是Δr=0。
(2)光屏上P1点形成与P点相邻亮条纹的条件是Δr=λ。
(3)P1点是否为亮条纹,与入射光的波长有关。
解析:
从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成的两束光为相干光,由题意知屏中央P点到S1、S2距离相等,即由S1、S2分别射出的光到P点的路程差为零,因此是亮条纹。
因而,无论入射光是什么颜色的光,波长多长,P点都是中央亮条纹。
而P1点到S1、S2的路程差刚好是橙光的一个波长,即|P1S1-P1S2|=600nm=λ橙,则两列光波到达P1点振动情况完全一致,振动得到加强,因此出现亮条纹。
当换用波长为400nm的紫光时,|P1S1-P1S2|=600nm=λ紫,则两列光波到达P1点时振动情况完全相反,即由S1、S2射出的光波到达P1点时相互削弱,因此出现暗条纹。
答案:
B
[探规寻律]
(1)判断屏上某点是亮条纹还是暗条纹的方法,看该点到两个光源(双缝)的路程差(光程差)与波长的比值。
(2)要记住:
路程差等于波长整数倍处出现亮条纹,等于半波长奇数倍处为暗条纹。
(3)上述结论成立的条件是:
两个光源情况完全相同。
[跟踪演练]
一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹,除中央白色条纹外,两侧还有彩色条纹,其原因是( )
A.各色光的波长不同,因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同
B.各色光的速度不同,造成条纹的间距不同
C.各色光的强度不同,造成条纹的间距不同
D.各色光通过双缝到达一确定点的距离不同
解析:
选A 各色光的频率不同,波长不同,在屏上得到的干涉条纹的宽度不同,各种颜色的条纹叠加后得到彩色条纹,故A正确。
双缝干涉图样特点
[典题例析]
2.关于杨氏双缝干涉实验,下列说法正确的是( )
A.用白光作为光源,屏上将呈现黑白相间的条纹
B.用红光作为光源,屏上将呈现红黑相间的条纹
C.用红光照射一条狭缝,用紫光照射另一条狭缝,屏上将呈现彩色干涉条纹
D.照射单缝的单色光的波长越短,光屏上出现的条纹宽度越宽
[思路点拨]
(1)注意区别白光和单色光做双缝干涉时的干涉图样不同。
(2)明确干涉条纹的宽度与单色光波长的关系。
解析:
用白光做杨氏双缝干涉实验,屏上将呈现彩色条纹,故A错。
用红光作光源,屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间,故B正确。
红光和紫光频率不同,不能产生干涉条纹,故C错。
单色光的波长越短,光屏上出现的条纹越窄,故D错。
答案:
B
[跟踪演练]
如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图,乙图为用绿光进行实验时,在屏上观察到的条纹情况,a为中央亮条纹,丙图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况,a′为中央亮条纹。
则以下说法正确的是( )
A.丙图可能为用红光实验产生的条纹,表明红光波长较长
B.丙图可能为用紫光实验产生的条纹,表明紫光波长较长
C.丙图可能为用紫光实验产生的条纹,表明紫光波长较短
D.丙图可能为用红光实验产生的条纹,表明红光波长较短
解析:
选A 根据双缝干涉图样的特点,入射光的波长越长,同一装置产生的双缝干涉图样中条纹越宽,条纹间距也越大,由本题条件可确定另一种颜色的单色光比绿光波长要长,因此选项B、C、D错误,A正确。
薄膜干涉问题分析
[典题例析]
3.为了减少在透镜表面由于光的反射带来的损失,可以在透镜表面上涂一层增透膜。
当薄膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的时,从薄膜的前后两个表面反射回来的光所经过的路程差恰好等于半个波长,使它们干涉相消,减小了反射光的能量,增强了透射光的能量。
(1)一透镜表面涂了一层对绿光折射率为1.38的氟化镁薄膜,为使波长为5.52×10-7m的绿光在薄膜上反射叠加相消,求所涂薄膜的厚度是多少。
(2)试解释涂有增透膜的镜头为什么呈紫红色。
[思路点拨] 解答本题时应注意以下两点:
(1)绿光在空气中的波长与薄膜中波长的大小关系;
(2)薄膜的厚度与波长的大小关系。
解析:
(1)由n===得,光在镀膜中的波长λ==m=4×10-7m所以所涂薄膜的厚度是=1×10-7m。
(2)入射光一般是白光,增透膜不可能使所有的单色光干涉相消,由于人眼对绿光最敏感,绿光又居可见单色光的中间,所以增透膜的厚度等于绿光在薄膜中波长的,以消除的绿光为中心,这样红光和紫光没有得到显著的削弱,从镜头反射回来的光以红光和紫光为主,所以涂有增透膜的镜头呈紫红色。
答案:
(1)1×10-7m
(2)见解析
[跟踪演练]
在光学仪器中,为了减少在光学元件(透镜、棱镜等)表面上的反射损失,可在光学元件表面涂上一层增透膜,利用薄膜干涉相消来减少反射光。
如果照相机镜头所镀薄膜对绿光的折射率为n,厚度为d,它能使绿光在垂直入射时反射光完全抵消,那么绿光在真空中的波长为( )
A. B.
C.4dD.4nd
解析:
选D 由n===(λ0是指绿光在真空中的波长,λ是绿光在所镀薄膜中的波长,且=2d)得λ0=nλ=4nd,故D选项正确。
[课堂双基落实]
1.以下光源可作为相干光源的是( )
A.两个相同亮度的烛焰
B.两个相同规格的灯泡
C.双丝灯泡
D.出自一个光源的两束光
解析:
选D 相干光的条件,必须是频率相同,相位差恒定,故只有D正确。
2.[多选]关于光学镜头增透膜的以下说法中,正确的是( )
A.增透膜是为了减少光的反射损失,增加透射光的强度
B.增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的
C.增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的
D.因为增透膜的厚度一般适合绿光反射时相互抵消,红光、紫光的反射不能完全抵消,所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色
解析:
选ACD 在选择增透膜时,一般是使对人眼灵敏的绿色光在垂直入射时相互抵消,这时光谱中其它频率的光将大部分抵消,因此,进入镜头的光有很多,但以阻挡绿光为主,这样照相的效果更好。
对于增透膜,有约1.3%的光能量会被反射,增加透射光的强度,再加之对于其它波长的光,给定膜层的厚度是这些光在薄膜中的波长的,从薄膜前后表面的反射绿光相互抵消。
故选ACD。
3.[多选]关于光的干涉,下列说法正确的是( )
A.只有频率相同的两列光波才能产生干涉
B.频率不同的两列光波也能产生干涉现象,只是不稳定
C.两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时,从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹
D.两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时,从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹
解析:
选AC 两列波产生干涉时,频率必须相同,否则不可能产生干涉现象,而不是干涉不稳定,故A正确、B错。
两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时,从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹;若该路程差是光半波长的奇数倍时出现暗条纹(注意是半波长而不是波长),故C正确、D错。
4.
如图所示,在双缝干涉中,若用λ1=5.0×10-7m的光照射,屏上O为中央亮条纹,屏上A为第二级亮条纹所在处。
若换用λ2=4.0×10-7m的光照射时,屏上O处为________条纹(填“亮”或“暗”),A处为第________级________(填“亮”或“暗”)条纹。
解析:
双缝到O点的路程差为零,换用λ2=4.0×10-7m的光照射时,屏上O处仍是亮条纹。
Δx=2λ1=nλ2,解得n===2.5,即路程差等于两个半波长,所以A处是第三级暗条纹。
答案:
亮 三 暗
[课下综合检测]
1.白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的( )
A.传播速度不同 B.强度不同
C.振动方向不同D.频率不同
解析:
选D 白光是由各种不同颜色的单色光组成的复色光,而光的颜色由频率决定,不同色光,频率不同,D正确。
2.[多选]用红光做光的双缝干涉实验,如果将其中一缝改用蓝光,下列说法正确的是( )
A.在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹
B.只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象,此时不产生干涉现象
C.频率不同的两列光也能发生干涉现象,此时出现彩色条纹
D.尽管亮暗条纹都是光波相互叠加的结果,但此时红光与蓝光只叠加不产生干涉现象
解析:
选BD 频率相同,相位差恒定是产生干涉现象的条件,红光和蓝光频率不同,不能产生干涉现象,不会产生干涉条纹,A、C错误,B、D正确。
3.一个半径较大的玻璃球体,截去其上面的一大部分,然后将另一部分放到标准的水平面上,现让单色光竖直射向截面,如图所示,在反射光中看到的是( )
A.平行的亮暗相间的干涉条纹
B.环形的亮暗相间的干涉条纹
C.只能看到同颜色的平行反射光
D.一片黑暗
解析:
选B 单色光经楔形空气薄层的反射光是相干光,由于以接触点为中心的同一圆周上,光通过楔形空气薄层的光程差相同,故干涉条纹是环形的。
4.煤矿中的瓦斯危害极大,易发生瓦斯爆炸事故,造成矿工伤亡。
某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率,于是他根据双缝干涉现象设计了一个监测仪,其原理如图所示:
在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B,容器A与干净的空气相通,在容器B中通入矿井中的气体,观察屏上的干涉条纹,就能够监测瓦斯浓度。
如果屏的正中央O点变为暗纹,说明B中气体( )
A.一定含瓦斯 B.一定不含瓦斯
C.不一定含瓦斯D.无法判断
解析:
选A 如果屏的正中央O变为暗纹,说明从两个子光源到屏的光程差发生变化,所以B中气体一定含瓦斯,A正确。
5.在双缝干涉实验中,双缝到光屏上P点的距离之差为0.6μm,若分别用频率为f1=5.0×1014Hz和f2=7.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝,则P点出现明、暗条纹的情况是( )
A.单色光f1和f2分别照射时,均出现明条纹
B.单色光f1和f2分别照射时,均出现暗条纹
C.单色光f1照射时出现明条纹,单色光f2照射时出现暗条纹
D.单色光f1照射时出现暗条纹,单色光f2照射时出现明条纹
解析:
选C λ1==0.6×10-6m,λ2==0.4×10-6m。
单色光f1照射时,Δs=0.6μm=λ1,是明条纹;单色光f2照射时,Δs=0.6μm=λ2,是暗条纹。
6.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。
图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐),图(b)是竖立的附着一层肥皂液膜的金属丝圈。
将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转,观察到的现象是( )
A.当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°
B.当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°
C.当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°
D.干涉条纹保持原来状态不变
解析:
选D 金属丝圈的转动,改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状,由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关系,仍然是水平的干涉条纹,D对。
7.如图所示,用激光束照射双缝干涉实验装置,后面屏上出现干涉条纹,其中单缝的作用是产生线光源,单缝、双缝应平行放置。
若将单缝绕中心轴旋转(不超过90°),则条纹将发生的变化是________,若将双缝绕中心旋转(不超过90°),则条纹将发生的变化是________。
解析:
在双缝干涉实验中,单缝的作用是形成线光源,双缝的作用是形成振动情况相同的相干光源,当单缝旋转时,双缝被照亮的面积减小,双缝虽然仍能形成相干光源,但由于通过双缝的光能量减少,所以屏上仍能产生干涉条纹,但条纹变暗。
当双缝旋转时,同样会导致干涉条纹变暗。
同时,干涉条纹保持与双缝平行,也随双缝的旋转而旋转。
答案:
条纹不动,亮度变暗 条纹旋转,亮度变暗
8.频率为6×1014Hz的激光从S1和S2投射到屏上,若屏上的点P到S1与到S2的路程差为3×10-6m,那么点P处是亮条纹还是暗条纹?
设O为到S1和S2的路程相等的点,则PO间有几条暗条纹、几条亮条纹?
(不含O、P两点处)
解析:
单色光的波长λ==m=5×10-7m,路程差为3×10-6m,==12,即路程差是半波长的偶数倍,P点出现亮条纹,而O点处为中央亮条纹,所以,在PO间有5条亮条纹,6条暗条纹。
答案:
亮条纹 6条暗条纹,5条亮条纹第2节
学生实验:
用双缝干涉测量
光的波长
一、实验目的
(1)观察白光及单色光的双缝干涉图样。
(2)掌握用公式Δx=λ测定单色光的波长的方法。
二、实验原理
1.相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离Δx与入射光波长λ之间的定量关系推导:
如图所示,设双缝S1和S2的距离为d,到屏的距离为l,且l≫d,O到S1、S2的距离相等。
从S1、S2射出的光波到达O点的路程相等,所以两列波到O点时路程差为零,总是互相加强,在O点就出现亮条纹。
现在我们来研究与O点距离为x的P点的情况。
P到S1、S2的距离分别为r1、r2,从S1、S2发出的光波到达P点的路程差是Δr=r2-r1,从图可知
r12=l2+(x-)2,r22=l2+(x+)2
两式相减,可得
r22-r12=(r2-r1)(r2+r1)=2dx
由于l≫d,且l≫x,因此r2+r1≈2l,所以Δr=x。
若P处为亮条纹,则x=±kλ(k=0,1,2…),解得:
x=±kλ(k=0,1,2,…),相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距:
Δx=λ
2.测量原理
由公式Δx=λ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,只要测出相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx,即可由公式λ=Δx计算出入射光波长的大小。
3.测量Δx的方法
测量头由分划板、目镜、手轮等构成,如图所示,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(或向右)移动至分划板的中心刻线与条纹的中心对齐,记下此时读数,再转动手轮,用同样的方法测出n个亮条纹间的距离a,则可求出相邻两亮纹间的距离Δx=。
三、实验器材
双缝干涉仪(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。
四、实验过程
1.观察双缝干涉图样
如图所示:
(1)把遮光管架在支架环上,其轴线与光具座的导轨基本平行。
(2)在遮光管的一端装上双缝,并转动双缝座,使双缝与水平面垂直。
再装好单缝管。
(3)让灯泡灯丝及透镜中心与单缝中心等高。
灯丝与单缝之间的距离约为25cm。
点亮灯泡,先把透镜移近单缝,直至在单缝面上见到灯丝的缩小像,然后把透镜移近灯泡,直至在单缝面上形成一放大的灯丝像,若灯丝的放大像不在单缝中心,则上下或左右调节灯泡。
反复调节几次,使灯丝的放大像及缩小像均成在单缝中心。
(4)在遮光管的另一端装上测量头。
在单缝管上装上拨杆,边观察,边左右移动拨杆,以调节单缝与双缝平行,直至看到白光的干涉条纹最清晰。
这时看到的彩色干涉条纹的特征是:
中央为一条白色亮条纹,称为零级亮条纹;其余各级亮条纹都是带彩色的,彩色的排列以零级亮条纹为中心左右对称。
在第一级亮条纹中,红色在最外侧。
2.测定单色光的波长
(1)测量单色光波长时,在单缝前面加上红色或绿色滤光片即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹,再调节目镜,就能同时清晰地看到分划线和干涉条纹,然后绕光轴转动测量头,使分划线与干涉条纹平行,固定好测量头后即可进行测量。
(2)先移动测量头上的手轮,把分划线对准最左边的一条干涉亮条纹或者暗条纹,并记下它在游标尺上的读数x1,然后转动手轮,把分划线移向右边,并对准第n条(一般n可取7左右)干涉亮条纹或暗条纹,这时游标尺的读数为xn,如图所示。
则相邻两条亮条纹或暗条纹之间的距离为Δx=,待测的光波波长为λ==·,式中d为双缝中心距离,其数值刻在双缝座上,一块为0.250mm,另一块为0.200mm。
l为双缝至光屏(即分划板)之间的距离,当遮光管未接长管时,l=600mm;当遮光管接上长管后,l=700mm。
(3)改变双缝中心距离d,重复上面的步骤,再测一次。
五、数据处理
(1)用测量头测量某单色光干涉图样的条纹间距Δx=。
(2)将l、d、Δx代入Δx=λ,求出光的波长λ。
重复测量、计算,求出波长的平均值。
(3)换用不同颜色的滤光片,观察干涉图样的异同,并求出相应的波长。
六、注意事项
(1)放置单缝和双缝时,必须使缝平行。
(2)要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上。
(3)测量头的中心刻线要对着亮(或暗)条纹的中心。
(4)要多测几条亮条纹(或暗条纹)中心间的距离,再求Δx。
(5)照在像屏上的光很弱,主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致,干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行。
七、误差分析
(1)测双缝到屏的距离l带来的误差,可通过选用mm刻度尺,进行多次测量求平均值的办法减小误差。
(2)测条纹间距Δ