實驗目的
1、觀察雙縫干涉的干涉圖樣。
2、測定單色光的波長
實驗原理
相鄰兩個明(或暗)條紋間距離為:,其中ΔX為相鄰兩個明(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。
雙縫干涉公式推導
如上圖所示,由于兩縫之間的距離d遠遠小于縫到屏的距離L,所以認為三角形ΔS1S2M是個直角三角形,由數學證明可知,當θ很小時,tanθ≈sinθ。
根據三角函數關系:r2?r1=dsinθ。
又由x=Ltanθ≈Lsinθ,消去sinθ,得r2?r1=dx?L。
根據前面所學,當兩列光的光程差為波長的整數倍,即dx?L=kλ。
亮條紋中心的位置為x=kλL/d。
所以,相鄰兩個亮條紋或暗條紋的中心距離是:
實驗裝置和實驗步驟
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)、學生電源、導線、刻度尺等。
步驟:
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。
2、接好光源,打開開關,使燈絲正常發光。
3、調節各器件的高度,使光源發出的光能沿軸線到達光屏。
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,這時可觀察白光的干涉條紋。
5、在單縫和光源間放上濾光片,觀察單色光的干涉條紋。
6、測量并數據處理。
實驗注意事項
1、放置單縫和雙縫時,必須使縫平行。
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。
3、測量頭的中心刻線要對應著亮(或暗)紋的中心。
4、要多測幾個亮紋(或暗紋)中心間的距離,再求Δx。
5、調節的基本依據是: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為單縫與雙縫不平行。
不同單色光的干涉條紋
結論:
1、紅光的條紋間距最大,紫光的最小。
2、由公式可知,紅光的波長最長,紫光的波長最短。?
3、波長越長,頻率越??;波長越短,頻率越大。
4、光的顏色由頻率決定。