第 1 页 共 2 页 二十 用双缝干涉测光的波长
实验目的：
了解光波产生稳定的干涉现象的条件；观察双缝干涉图样；了解测量头的构造及使用方法；测定单色光的波长。
实验原理：
光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，干涉条纹可从屏上观察到。图样中相邻两条亮(暗)纹间的距离△x与双缝间的距离d、双缝到屏的距离L、单色光的波长λ之间满足。通过测量d、L、Δx就可计算出光的波长。
双缝间的距离d是已知的，双缝到屏的距离L可以用米尺测出，相邻两条亮（暗）纹间的距离Δx用测量头（如图）测出。
测量头由分划板、目镜、手轮等构成。转动手轮，分划板会左右移动。测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心（如图），记下此时手轮上的读数。转动测量头，使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心，记下此时手轮上的读数。两次读数之差就表示这两条条纹间的距离。
实验器材：
双缝干涉仪、米尺、测量头。
实验步骤：
一、观察双缝干涉图样：
1．如图所示，把直径约10cm、长约1m的遮光简水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏。
2．取下双缝，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的轴线把屏照亮。
3．放好单缝和双缝，单缝和双缝间的距离约为5 cm～10 cm，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时在屏上就会看到白光的双缝干涉图样。
4. 在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的双缝干涉图样。
5．分别改变滤光片和双缝，观察干涉图样的变化。
二、测定单色光的波长：
6．已知双缝间的距离d，用米尺测出双缝到屏的距离L，用测量头测出相邻两条亮(暗)纹间的距离△x，由，算单色光的波长。为了减小误差，可测出n条亮纹(暗)纹间的距离a，则可以求出相邻两条亮（暗）纹间的距离△x=a／（n-1）。
如转动测量头上的手轮，把分划板上的刻线对准视场左边的某一亮条纹（记下读数x1），把分划板向右移动，使之对齐第6条亮条纹（记下读数x2），则
用双缝干涉测光的波长
知识元
用双缝干涉测光的波长
知识讲解
一、实验目的
观察干涉图样，测定光的波长．
二、实验原理
双缝干涉中相邻两条明（暗）条纹间的距离△x与波长λ、双缝间距离d及双缝到屏的距离L满足△x=λ．因此，只要测出△x、d和L，即可求出波长λ．
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、毛玻璃屏、测量头）、刻度尺．
四、实验步骤
1．观察双缝干涉图样
①将光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示．
②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光．
③调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏．
④安装双缝，使双缝与单缝的缝平行，二者间距5～10cm．
⑤观察白光的干涉条纹．
⑥在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．
2．测定单色光的波长
（1）安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹．
（2）使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板中心刻线移动，记下移动的条纹数n和移动后手轮的读数a2，a1与a2之差即n条亮纹的间距．
（3）用刻度尺测量双缝到光屏间距离l（d是已知的）．
（4）重复测量、计算，求出波长的平均值．
（5）换用不同滤光片，重复实验测量其他单色光的波长．
五、注意事项
1．安装器材时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直．
2．光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近．
3．调节的基本依据是：照在屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头、遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰的主要原因是单缝与双缝不平行．
4．光波波长很短，△x、l的测量对波长λ的影响很大，l用毫米刻度尺测量，△x利用测量头测量．可测多条亮纹间距再求△x，采用多次测量求λ的平均值法，可减小误差．
例题精讲
用双缝干涉测光的波长
4 实验：用双缝干涉测量光的波长
[学习目标] 1.掌握双缝干涉条纹间距的计算公式及推导过程.2.掌握用双缝干涉测波长的原理、操作、器材及注意事项，3.会利用双缝干涉实验测量单色光的波长，加深对双缝干涉的理解．
一、双缝干涉条纹间距的计算
[导学探究] 如图1所示，两缝间的距离为d，两缝连线中点为O，两缝连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0＝l，屏上有一点P到两缝的距离为r1和r2，用波长为λ的激光照射双缝．
若屏上P点是中央亮条纹上侧第k条亮纹，P点到P0点的距离满足什么条件？请阅读课本相关内容，参照下图，写出推导过程．
图1
答案 x＝kldλ.推导过程：Δr＝r2－r1＝kλ≈dsin θ，x＝ltan θ≈lsin θ，可得x＝kldλ.
[知识梳理] 双缝干涉条纹间距的决定因素及关系式
1．决定双缝干涉条纹间距的关系式推导
如图1所示，Δr＝r2－r1＝dsin θ，x＝ltan θ≈lsin θ，消去sin θ可得r2－r1＝dxl.又因为满足条件r2－r1＝±kλ是亮条纹，故得x＝±kldλ，相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距为：
Δx＝ldλ.
2．若双缝到屏的距离用l表示，双缝间的距离用d表示，相邻两条亮条纹间的距离用Δx表示，则入射光的波长为λ＝dΔxl.
[即学即用] 判断下列说法的正误．
(1)使用同一双缝实验装置做实验，亮条纹间距与光波波长成正比．(×)
(2)根据λ＝dΔxl，用同一种色光做双缝干涉实验，光波波长随双缝间距的增大而增大．(×)
(3)单色光的双缝干涉条纹是等间距明暗相间的条纹．(√)
二、实验：用双缝干涉测量光的波长
1．实验器材
双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头．另外还要有学生电源和导线等．
2．实验步骤
(1)按如图2所示安装仪器．
图2
(2)将光源中心、单缝中心、双缝中心都调节在遮光筒的中心轴线上．
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“用双缝干涉测光的波长”实验探究
作者：钱呈祥
来源：《物理教学探讨》2006年第21期
1问题的提出
2006年高考理综第22题考查了学生实验“用双缝干涉测光的波长”，内容为：(1)利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法：
A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄
B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
C.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D.换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
E.去掉滤光片后，干涉现象消失
其中正确的是：__________。
现行人教版高中物理课本只是对双缝干涉作了简单分析，然后结合插页图给出两个定量结论：第一，在双缝干涉现象里，明条纹或暗条纹之间的距离，总是相等的。第二，条纹的间距跟光波的波长成正比。根据这两个结论，只能确定选项B是正确，似乎只有动手做过该学生实验的同学才能把A、B、D三个正确选项全部选出来。其实情况并非如此，使用过以前的教材版本的老师，一般都会在新授课给出公式Δx=Ldλ，据此条纹间距的公式，即使没有做过该学生实验，也能轻松选出A、B、D三个正确选项。可见，实验笔试考查学生的动手操作能力还是很困难的。而仅仅依靠记忆的各种公式来解决问题，往往缺乏对问题实质性的理解。
2双缝干涉实验
2.1实验条件的获得 龙源期刊网
“双缝干涉”是光的波动说的最重要实验之一，具有里程碑的意义。要使两列光产生干涉，其充分条件是：①两束光的频率相同；②在相遇点的振动方向几乎沿同一直线；③在观察时间内，在相遇点的两振动的相位差保持不变。由于相干光源难以获得，双缝干涉现象的发现几乎拖延了一个世纪的时间。姗姗来迟的杨氏双缝实验装置的绝妙之处是“从线光源S发生的单色光同时传到双缝S1，S2，这两光源不仅满足相干光的条件，而且相位总是相等的。”
