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實(shí)驗(yàn):用雙縫干涉測量光的波長

更新時(shí)間:2024-01-08 文章作者: 信息來源: 閱讀次數(shù):


實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/b>pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1、觀察雙縫干涉的干涉圖樣。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2、測定單色光的波長pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

實(shí)驗(yàn)原理pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

相鄰兩個(gè)明(或暗)條紋間距離為:,其中ΔX為相鄰兩個(gè)明(或暗)條紋間距離,L表示雙縫到屏的距離、d表示雙縫S1、S2之間的距離,λ表示波長。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

雙縫干涉公式推導(dǎo)pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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如上圖所示,由于兩縫之間的距離d遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于縫到屏的距離L,所以認(rèn)為三角形ΔS1S2M是個(gè)直角三角形,由數(shù)學(xué)證明可知,當(dāng)θ很小時(shí),tanθ≈sinθ。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系:r2?r1=dsinθ。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

又由x=Ltanθ≈Lsinθ,消去sinθ,得r2?r1=dx?L。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

根據(jù)前面所學(xué),當(dāng)兩列光的光程差為波長的整數(shù)倍,即dx?L=kλ。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

亮條紋中心的位置為x=kλL/d。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

所以,相鄰兩個(gè)亮條紋或暗條紋的中心距離是:pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)步驟pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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器材:雙縫干涉儀(由光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭組成)、學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺等。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

步驟:pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1、將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如上圖所示。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2、接好光源,打開開關(guān),使燈絲正常發(fā)光。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

3、調(diào)節(jié)各器件的高度,使光源發(fā)出的光能沿軸線到達(dá)光屏。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

4、安裝雙縫和單縫,中心大致位于遮光筒的軸線上,使雙縫與單縫的縫平行,二者間距約5 cm~10 cm,這時(shí)可觀察白光的干涉條紋。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

5、在單縫和光源間放上濾光片,觀察單色光的干涉條紋。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

6、測量并數(shù)據(jù)處理。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1、放置單縫和雙縫時(shí),必須使縫平行。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
2、要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一條軸線上。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
3、測量頭的中心刻線要對(duì)應(yīng)著亮(或暗)紋的中心。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
4、要多測幾個(gè)亮紋(或暗紋)中心間的距離,再求Δx。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
5、調(diào)節(jié)的基本依據(jù)是:照在像屏上的光很弱,主要原因是燈絲與單縫、雙縫、測量頭與遮光筒不共軸所致;干涉條紋不清晰一般是因?yàn)閱慰p與雙縫不平行。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

不同單色光的干涉條紋pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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結(jié)論:pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1、紅光的條紋間距最大,紫光的最小。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2、由公式可知,紅光的波長最長,紫光的波長最短。?pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

3、波長越長,頻率越小;波長越短,頻率越大。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

4、光的顏色由頻率決定。pnw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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