第5章　第2节　科学测量：用双缝干涉测光的波长讲义—2021-2022学年新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第一册

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第2节　科学测量：用双缝干涉测光的波

长

[实验目标]1．用双缝干涉实验装置测量光的波长．2．学习测量微小距离

的方法．

一、实验原理

如图所示，与两缝之间的距离 d相比，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略．

两缝 S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为 P0，双缝到屏的距离 OP0＝l．相

邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是 Δy＝λ．

已知双缝间距 d，再测出双缝到屏的距离 l和条纹间距 Δy，就可以求得光

波的波长．

二、实验器材

双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝屏、双缝屏、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．

三、实验步骤

(1)将光源、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，这时可观察白光的干涉条纹．

(5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．

四、数据处理

(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，将该

条纹记为第 1条亮纹；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 a2，将该条纹记为第 n条亮纹，则相邻两亮条纹间距 Δy

＝．

(3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离 l(d是已知的)．

(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，Δy、l的测量对波长 λ的影响很大．

(2)在测量 l时，一般用毫米刻度尺；而测 Δy时，用千分尺且采用“累积

法”．

(3)多次测量求平均值．

六、注意事项

(1)双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、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，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，间距大约 5～10 cm．

(4)调节的基本依据：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线所致．干涉条纹不清晰的主要原因一般是单缝与双缝

不平行．

(5)测量头在使用时应使中心刻度线对应着亮(暗)条纹的中心．

(6)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近．

类型一　实验原理与操作

【典例 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．

(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顺序应为 C、________、A．

(2)本实验所用的滤光片应选用________色滤光片，实验时需要测量的物理

量是________和________．

(3)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(暗)条纹间的距离．在操

作步骤②时还应注意__________和________．

[解析]　(1)滤光片 E是从白光中选出单色红光，单缝屏是获取线光源，双

缝屏是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上，所以排列顺序为：

C、E、D、B、A．

(2)红色滤光片能透过红光，而吸收其他颜色的光，所以应选用红色滤光片．

根据实验原理，实验时需要测量的物理量有：双缝到屏的距离和 n条亮(暗)条

纹的距离．

(3)在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使单缝与双

缝相互平行，且单缝、双缝距离为 5～10 cm；要使光源、滤光片、单缝、双缝

的中心均在遮光筒的中心轴线上．

[答案]　(1)E、D、B

(2)红　双缝到屏的距离　n条亮(暗)条纹的距离

(3)单缝和双缝间距为 5～10 cm　使单缝与双缝相互平行

类型二　数据处理

【典例 2】　在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将所有器材按要求

安装在如图 1所示的光具座上，然后接通电源使光源正常工作．已知实验中选

用缝间距 d＝0.2 mm 的双缝，像屏与双缝之间的距离 l＝0.7 m．

图1

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