研究杨氏双缝干涉
仪器
狭缝宽度可以调节的屏(本实验中称为第一级狭缝);能够聚焦到狭缝的强光源,例如具有单灯丝的灯泡,使用时把灯丝转至与狭缝平行;焦距约150mm的凸透镜;读数显微镜;滤色片(红、绿、蓝色各一片);用前面介绍的方法制的杨氏双缝(本实验中称为第二级狭缝)。
实验步骤
安装第一级狭缝和光源,使光线从狭缝射出,把狭缝调节到1mm宽并在它的前面安装第二级狭缝。在第二级狭缝前再放置一凸透镜,它离第二级狭缝的距离稍大于它的焦距。调整这个透镜的位置,使一对狭缝的明亮清晰的像出现在远处的像屏(如一面墙)上。测量屏上两像间的距离(d′)和透镜离开墙的距离v及离开狭缝的距离u,则石 墨薄片上所划的狭缝的间隔为u/v×d′。进行观测以确定狭缝A,B,C,D,E的间隔。
这时,把第一级狭缝调到很窄,使用第二级狭缝中的A组;用眼睛在离狭缝约半米处寻找到干涉条纹。通过横向移动眼睛进行观察的方法可把第一级狭缝调到与第二级狭缝平行,因为当它们平行时,顶部与底部的条纹会同时消失。如有必要,还须调节灯泡等。(但不能移动第二级狭缝。)
在光源前插入一块滤色片后,用读数显微镜测量并记录条纹宽度,具体做法是:先向一个方向扫过干涉图样,每五条条纹读一次数,然后向相反方向扫,并同样地读数。逐次换上另外两块滤色片后重复上述实验步骤。
可以通过聚焦大头针针尖的方法测定显微镜的焦平面(聚焦时要移动大头针而不要移动显微镜)。然后测量从大头针到第二级狭缝的距离(这就是L)。为了取得四个以上的L值,重复上述所有实验步骤,使四个值尽可能覆盖较宽的范围。
数据记录与处理
把第一组观测数据(即为了找出第二级狭缝的间隔的那些数据)填入下表中:
狭缝的标号 |
d′ |
v |
u |
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A |
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B |
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等等 |
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对其它数据设计出数据表格,表格要设计得适合做实验时所用的方法和顺序。记住进行测量时的每组条纹的宽度,不但要记录L值,还必须记下所用的滤色片。表格中要有一纵行用来填入计算的条纹宽度值(Δx),作出Δx-L图象和在每种色光下的Δx-1/d图象。
根据图象推导各种色光的波长。
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