实验用双缝干涉测量光波长

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例1.在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将所用器材按要求安装在如图甲所示的光具座上，然后接通电源使光源正常工作。

实验用双缝干涉测量光的波长在本实验中，我们将介绍实验用双缝干涉测量光的波长的方法和步骤。

通过这个实验，我们能够了解光的波属性以及测量光波长的原理和技术。

1. 实验介绍实验用双缝干涉是一种经典的实验方法，用于测量光的波长。

该实验基于干涉现象，利用光的波动性和相长干涉原理，通过测量干涉条纹的间距来计算光的波长。

2. 实验原理光线通过双缝时，会形成一系列明暗交替的干涉条纹。

这些干涉条纹的间距与入射光的波长和双缝之间的距离有关。

根据波长和距离之间的关系，可以通过测量干涉条纹的间距来计算光的波长。

3. 实验步骤3.1 准备工作a. 准备一块透明平板，放置在透明平面上。

b. 在透明平板上划上两个细缝，使它们尽可能平行且距离适当，引入夹子来调节缝宽。

c. 将一束单色光照射到双缝上，可以使用一束激光光源或太阳光透过窄缝进入。

d. 使用屏幕或照相底片作为记录干涉条纹的介质。

3.2 实验操作a. 调节双缝间距和缝宽，以获得清晰的干涉条纹。

b. 将屏幕或照相底片放置在适当位置，以观察干涉条纹。

c. 使用显微镜或放大镜对干涉条纹进行测量。

4. 数据处理和计算通过对干涉条纹的测量，我们可以得到两个相邻条纹之间的距离，即干涉条纹的间距。

根据这个间距和实验中的测量参数，我们可以计算出入射光的波长。

5. 结果与讨论根据实验数据和计算结果，我们可以得到光的波长的近似值。

同时，我们还可以分析实验中的误差源和改进方法，提高实验的准确性。

6. 实验结论通过实验用双缝干涉测量光的波长，我们得到了光的波长的近似值，并了解了光的波动性和干涉现象。

这个实验不仅增加了我们对光学的理解，还展示了实验方法和数据处理的重要性。

通过本实验，我们不仅掌握了实验用双缝干涉测量光的波长的基本原理和操作步骤，还了解了光的波动性和干涉现象。

同时，我们还学会了数据处理和计算的方法，提高了实验的准确性和可靠性。

这个实验对于深入理解光学和科学研究具有重要意义。

实验用双缝干涉测光的波长总结引言：光干涉是光学中一种重要的现象，它是基于波动理论解释得出的。

双缝干涉是一种经典的光干涉实验，通过两个相隔很近的缝隙使光线发生干涉现象。

实验用双缝干涉测光的波长是分析光波特性和验证光学理论的重要手段。

本文将以实验用双缝干涉测光的波长为主题，详细介绍实验方法和结果，并对实验结果进行总结和讨论。

一、实验用双缝干涉测光的原理实验用双缝干涉测光的原理是基于光的波动性和干涉理论。

当光通过两个相距很近的缝隙时，根据菲涅尔衍射原理，光波将发生干涉现象。

在一定条件下，干涉条纹呈现出一系列亮暗相间的条纹，这些条纹的间距和形态与光的波长有关。

实验通过观察干涉条纹的位置或通过测量干涉条纹的间距来确定光的波长。

二、实验方法1.实验装置：实验装置由一个光源、一组双缝、一个屏幕和一个测量器件组成。

光线由光源发出，经过双缝后，形成干涉条纹在屏幕上投影。

测量器件可以是标尺或干涉仪等，用于测量干涉条纹的间距。

2.实验步骤：（1）调整实验装置：将光源、双缝和屏幕依次排列好，使光线能够通过双缝并形成干涉条纹在屏幕上投影。

（2）观察干涉条纹：通过调整光源或双缝的位置，使干涉条纹清晰可见。

注意观察干涉条纹的形态、间距和亮暗变化。

（3）测量干涉条纹间距：使用测量器件测量干涉条纹的间距，并记录下来。

三、实验结果通过实验得到的干涉条纹的间距可以用来测量光的波长。

根据干涉理论，干涉条纹的间距d和光波长λ之间的关系可以由杨氏双缝干涉公式表示：d=λL/(2d)其中，d是双缝间距，L是屏幕距离，λ是光波长。

根据干涉条纹的间距d和实际测量的数值，可以通过计算得到光的波长λ。

四、实验总结和讨论实验用双缝干涉测光的波长是一种简单而常用的实验方法，它可以通过测量干涉条纹的间距来确定光的波长。

然而，实际实验中可能会遇到一些困难，如双缝的制作和调整、干涉条纹的观察和测量等。

为了获得准确的实验结果，需要仔细设计实验装置和注意实验技巧。

4.3试验：用双缝干预测量光的波长 一、试验原理 (1)二、试验器材 (1)三、试验步骤 (2)四、数据处理 (2)五、误差分析 (2)六、考前须知 (2)【稳固练习】 (4)一、试验原理如图1所示，两缝之间的距离为d ，每个狭缝都很窄，宽度可以忽视．图1两缝S 1、S 2的连线的中垂线与屏的交点为P 0，双缝到屏的距离OP 0＝l .那么相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距：Δx ＝l dλ. 假设双缝间距，再测出双缝到屏的距离l 和条纹间距Δx ，就可以求得光波的波长．二、试验器材双缝干预仪，即光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头．另外，还有同学电源、导线、刻度尺等．学习名目学问把握三、试验步骤1．将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图2所示．图22．接好光源，翻开开关，使灯丝正常发光．3．调整各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏．4．安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距5～10 cm，这时可观看白光的干预条纹．5．在单缝和光源间放上滤光片，观看单色光的干预条纹．四、数据处理1．安装测量头，调整至可清楚观看到干预条纹．2．使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，登记手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心，登记此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮条纹，两条纹间距为a＝|a2－a1|，那么相邻两条亮条纹间的距离Δx＝|a2－a1|n－1＝an－1.3．用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是的)．4．重复测量、计算，求出波长的平均值．五、误差分析1．光波的波长很小，Δx、l的测量误差对波长λ的影响很大．2．在测量l时，一般用毫米刻度尺；而测Δx时，用千分尺且采纳“累积法〞．3．屡次测量求平均值．六、考前须知1．双缝干预仪是比拟精密的仪器，应轻拿轻放，不要任凭拆解遮光筒、测量头等元件．2．滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去．3．安装时，留意调整光源、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，间距大约为5～10 cm.4．测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心.[例题1]〔2023•天河区校级三模〕在利用“双缝干预测定光的波长〞试验中，双缝间距为d，双缝到光屏间的距离为L ，在调好试验装置后，用某种单色光照耀双缝得到干预条纹，当分划板在图中B 位置时，对应游标卡尺读数如图，那么：〔1〕分划板在图中B 位置时游标卡尺读数x B ＝mm ；〔2〕假设分划板在图中A 位置时游标卡尺读数为x A 〔x A ＜x B 〕，那么该单色光的波长的表达式为λ＝(x B −x A )d 6L 〔用x A 、x B 及题中所给字母及必要的数字表示〕；〔3〕假设用频率更高的单色光照耀，同时增大双缝间的距离，那么条纹间距 变窄 〔填“变宽〞或“变窄〞或“不变〞〕。

实验十六用双缝干涉测量光的波长(同时练习使用测量头)1.实验原理如图1所示，光源发出的光，经过滤光片后变成单色光，再经过单缝S时发生衍射，这时单缝S相当于一个单色光源，衍射光波同时到达双缝S1和S2之后，S1、S2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源，相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2间距离d及双缝与屏的距离l有关，其关系式为：Δx＝ldλ，因此，只要测出Δx、d、l即可测出波长λ.图1两条相邻亮(暗)条纹间的距离Δx用测量头测出.测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图2所示.图22.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，另外还有学生电源、导线、刻度尺.3.实验步骤(1)观察双缝干涉图样①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图3所示.图3②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遮光筒轴线到达光屏.④安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约为5～10 cm.⑤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，如图4所示，记下手轮上的读数，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第n 条亮条纹，测出n 条亮条纹间的距离a ，则相邻两亮条纹间距Δx ＝a n －1.图4 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.1.数据处理(1)条纹间距的计算：移动测量头的手轮，分划板中央刻线在第1条亮条纹中央时读数为a 1，在第n 条亮条纹中央时读数为a n ，则Δx ＝a n －a 1n －1. (2)根据条纹间距与波长的关系Δx ＝l d λ得λ＝d lΔx ，其中d 为双缝间距，l 为双缝到光屏的距离. (3)测量时需测量多组数据，求λ的平均值.2.注意事项(1)调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮.(2)放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上.(3)调节测量头时，应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐，记清此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离.(4)不要直接测Δx ，要测多条亮条纹的间距再计算得到Δx ，这样可以减小误差.(5)白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层.3.误差分析(1)双缝到光屏的距离l的测量存在误差.(2)测条纹间距Δx带来的误差：①干涉条纹没有调整到最清晰的程度.②误认为Δx为亮条纹的宽度.③分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于亮条纹中心.④测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清.命题点一教材原型实验例1现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图5甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长.甲图5(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列最佳顺序应为C、________、A.(2)本实验的步骤有：①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；③用米尺测量双缝到屏的距离；④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离.在操作步骤②时还应注意________和________.(3)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙所示.然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，记下此时图丙中手轮上的示数为______ mm，求得相邻亮条纹的间距Δx为______ mm.(4)已知双缝间距d 为2.0×10－4 m ，测得双缝到屏的距离l 为0.700 m ，由计算式λ＝________，求得所测红光波长为________ nm.答案 (1)E 、D 、B (2)见解析 (3)13.870 2.310 (4)d l Δx 6.6×102 解析 (1)通过滤光片获得单色光，通过单缝获得线光源，通过双缝获得相干光，故最佳顺序为E 、D 、B .(2)单缝和双缝间距为5～10 cm ，使单缝与双缝相互平行.(3)题图丙中固定刻度读数为13.5 mm ，可动刻度读数为37.0×0.01 mm.二者相加为13.870 mm ，图乙中的读数为2.320 mm ，所以Δx ＝13.870－2.3206－1mm ＝2.310 mm. (4)根据Δx ＝l d λ，得λ＝d lΔx ，代入数据得λ＝6.6×102 nm. 变式1 (多选)(2017·全国卷Ⅱ·34(1))在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是( )A.改用红色激光B.改用蓝色激光C.减小双缝间距D.将屏幕向远离双缝的位置移动E.将光源向远离双缝的位置移动答案 ACD解析 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx ＝l dλ 可知，要使Δx 增大，可以增大波长或增大双缝到屏的距离或缩小双缝间的距离，所以选项A 、C 、D 正确，B 、E 错误.变式2 用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离d 的大小恰好是图中游标卡尺的读数，如图6丁所示；双缝到毛玻璃屏间的距离的大小由图中的毫米刻度尺读出，如图丙所示；实验时先移动测量头(如图甲所示)上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹(如图乙所示)，并记下螺旋测微器的读数x 1(如图戊所示)，然后转动手轮，把分划线向右移动，直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器的读数x 2(如图己所示)，由以上测量数据求该单色光的波长.(结果保留两位有效数字)图6答案 8.0×10－7 m解析 根据条纹间距公式Δx ＝l d λ可知，波长λ＝d l Δx ，代入题目提供的数据就可求解，由题图丁可直接读出d ＝0.25 mm ＝0.000 25 m ，双缝到屏的距离由题图丙读出l ＝74.90 cm ＝0.749 0 m.由题图乙、戊、己可知，两条相邻亮条纹间的距离Δx ＝14.700－0.3006mm ＝2.400 mm ＝0.002 400 m. 将以上数据代入得λ＝d Δx l ＝0.000 25×0.002 4000.749 0m ≈8.0×10－7 m. 命题点二 实验拓展与创新例2 (2015·全国卷Ⅰ·34(1))在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx 1与绿光的干涉条纹间距Δx 2相比，Δx 1____Δx 2(填“＞”“＝”或“＜”).若实验中红光的波长为630 nm ，双缝与屏幕的距离为1.00 m ，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm ，则双缝之间的距离为________ mm. 答案 ＞ 0.3解析 双缝干涉条纹间距Δx ＝l dλ，红光波长较长，所以红光的双缝干涉条纹间距较大，即Δx 1＞Δx 2.相邻条纹间距Δx ＝10.5 mm 5＝2.1 mm ＝2.1×10－3 m ，根据Δx ＝l d λ可得d ＝lλΔx＝0.3 mm. 变式3 1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质，1834年，洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验).图7(1)洛埃镜实验的基本装置如图7所示，S 为单色光源，M 为平面镜，试用平面镜成像作图法画出S 经平面镜反射后的光与直线发出的光在光屏上相交的区域.(2)设光源S 到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a 和L ，光的波长为λ，在光屏上形成干涉条纹，写出相邻两条亮条纹(或暗条纹)间距离Δx 的表达式.答案 见解析解析 (1)如图所示(2)Δx ＝L d λ，因为d ＝2a ，故Δx ＝L 2a λ.。