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杨氏双缝干涉实验讲义

2024-10-18 来源:威能网
杨氏双缝干涉

一、实验目的

1、理解干涉的原理;

2、掌握分波阵面法干涉的方法;

3、掌握干涉的测量,并且利用干涉法测光的波长。

二、实验原理

图1 杨氏双缝干涉原理图

杨氏双缝干涉原理如图1所示,其中S为单缝,S1和S2为双缝,P为观察屏。如果S在S1和S2的中线上,则可以证明双缝干涉的光程差为

式中,d为双缝间距,θ是衍射角,l是双缝至观察屏的间距。当

由干涉原理可得,相邻明纹或相邻暗纹的间距可以证明是相等的,为

,因此,用厘米尺测出l,用测微目镜测双缝间距d和相邻条纹的间距

Δx,计算可得光波的波长。

三、实验仪器

1:钠灯(加圆孔光阑);2:透镜L1(f’=50mm);3:二维架(SZ-07);4:可调狭缝(SZ-27);5:透镜架(SZ-08);6:透镜L2(f’=150mm);7:双棱镜调节架(SZ-41);8:双缝;9:延伸

架(SZ-09);10:测微目镜架(SZ-36);11:测微目镜(SZ-03)12、13、15:二维平移底座(SZ-02);14、16:升降调节座(SZ-03)

图2 实验装置图

四、实验内容及步骤

1、参考图2安排实验光路,狭缝要铅直,并与双缝和测微目镜分划版的毫尺刻线平行。双缝与目镜距离适当,以获得适于观测的干涉条纹。

2、调单缝、双缝,测微目镜平行且共轴,调节单缝的宽度,三者之间的间距,以便在目镜中能看到干涉条纹。

3、用测微目镜测量干涉条纹的间距△x以及双缝的间距d,用米尺测量双缝至目镜焦面的距离l,计算钠黄光的波长λ,并记录结果。

4、观察单缝宽度改变,三者间距改变时干涉条纹的变化,分析变化的原因。

五、实验数据及结果

1、 测钠光波长数据表

次数 1 2 3 △x(mm) d(mm) l(mm) (nm) 4 5 注意:为减小测量误差,不直接测相邻条纹的间距△x,而要测n个条纹的间距再取平均值;另外由于测微目镜放大倍率为15倍,所以相邻条纹间距以及双缝间距的实际值应该为读数除以15。

2、 测得钠光波长平均值:λ¯=

钠黄光波长公认值(或称标准值): 3、绝对误差△λ=|λ¯|= 4、相对误差=(△λ/×100%=

六、注意事项

1、单缝、双缝、必须平行,且单缝在双缝的中线上。 2、单缝的宽度要恰当。

3、测微目镜测量时,不能回转,防止回转误差。

七、思考题

1、若狭缝宽度变宽,条纹如何变化 2、若双缝与屏幕间距变小,条纹如何变化

3、在做实验时,若按要求安装好实验装置后,在光屏上却观察不到干涉图样,可能的原因是什么

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