对双缝干涉实验的探究，本文主要内容关键词为：，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
在人教版高三学生实验“用双缝干涉测光的波长”中需用双缝干涉实验仪来观察干涉条纹以及测定单色光的波长。如果没有掌握一定的技巧，做这个实验就很难成功。笔者经过反复试验，仔细分析，找到了使实验成功的小技巧。
影响双缝干涉实验的效果有多方面原因。其中安装调试仪器在实验中起到很关键的作用。如果不熟悉仪器的使用，就会使实验达不到理想的效果，甚至观察不到实验现象。面对实验盒中的十几个零件，怎样安装调节才能既省时又能使实验现象明显呢？如果按照仪器说明书介绍的步骤进行安装，则很难在短时间内观察到现象。我采取了探索式安装思路，简单来说，就是采用边安装、边观察、边调节的方法。
下面以J2515型双缝干涉实验仪为例介绍其使用方法。
一、仪器组成
整台仪器由光源及照明系统、双缝座、观察系统、测量头及遮光管等主要部件组装而成。各部件的主要结构介绍如下：
1.光源及照明系统。包括灯泡、照明透镜、滤色片、单狭缝。照明透镜用J2507型光具座中f＝50mm的凸透镜。单缝安装在单缝管的前端，单缝管上有拨杆调节机构，左右移动拨杆，使单缝可以绕光轴转动，通过调节使单缝和双缝平行。
2.双缝及双缝座。双缝座是一个圆形罩座。双缝嵌在罩座中心的长方形槽孔里，双缝中心位于罩座的轴线上。
3.观察系统。由毛玻璃屏（即光屏）和目镜组成。毛玻璃屏的干涉条纹可以用眼睛直接观察或用目镜放大后观察。
4.测量头。测量头包括目镜、游标尺、分划板、滑块、手轮等。目镜可以前后调焦，分划板上刻有分划线。目镜、游标尺中的游标、分划板都固定在滑块上。转动手轮，滑块在滑块座内左右移动，同时带动目镜、游标、分划板移动，在视场中可以看到分划线与干涉条纹做相对移动，移动的距离可以从游标尺上读出。
5.遮光管。遮光管是一根钢管，另外附有一根胶木的接长管。单缝管、双缝座、测量头等都安装在遮光管上。遮光管的轴线为干涉仪的光轴。
二、具体操作步骤
1.把两个半圆形支架环等高地固定在J2507型光具座的滑块上（有的生产厂家支架环上刻有等高标记）。遮光管架在支架环上，使其轴线与光具座的导轨基本平行。遮光管的轴线就作为干涉仪的光轴。
2.安装光源。J2515型双缝干涉实验仪与J1202或J1202－1型学生电源配套使用。因此，教师可以取出灯泡，将灯泡安装到光具座的最左端。灯座上的导线连接到学生电源上，接通电源点亮灯泡。有的学生会在此产生疑问：为什么这时就点亮光源呀，这样做也观察不到实验现象呀？这是我的方法与说明书上介绍的方法不同的地方。接下来我会在遮光管的一端即光具座的右端透过遮光管观察光源的光。如果观察不到灯泡的亮光，就要调节灯泡的高度，使灯泡最亮的光正好在遮光管的中心，固定好灯具座，在实验过程中就不再调节灯泡的位置了。
3.安装光学双凸透镜和遮光屏。透镜放置在离开灯丝大约5cm的地方，再在透镜的右端装上遮光屏，在遮光管的右端观察光源。此时，上下调节透镜和遮光屏，使光源的光通过透镜后成的圆光斑中心正好与遮光屏圆孔同心，前后移动遮光屏，使光斑最亮最小，并将遮光屏固定在这个地方。这时从遮光管里观察到的光源是汇聚成一个最亮的圆斑。
4.遮光管的一端（即左端）装上双缝。此时要记下双缝缝距d，以便测单色光波长时用。转动双缝座，使双缝基本与水平面垂直。再在双缝的外面套上单缝管，拧紧双缝座的固定螺钉（因为双缝座的螺钉嵌在单缝管单位定位槽孔里），同时在单缝管上装上拨杆。
5.遮光管的另一端装上加长管及观察系统，使缝屏距达700cm，这样能使双缝条纹更清晰些。边观察边左右移动拨杆，以调节单双缝平行，直至看到的干涉条纹最清晰为止。
6.在测量单色光波长时，首先要卸下观察系统，换上测量头，在单缝前面加上滤色片，再调节目镜直到能清晰地看到分划线和干涉条纹。然后绕光轴（遮光管）转动测量头，使三根垂直方向的分划线与干涉条纹平行，固定好测量头后即可进行测量。
这种操作既省时间又能观察到明显的实验现象。
三、调试中常见故障及解决办法
1.调试中在确保灯泡、透镜、遮光屏以及单双缝位置均按操作步骤进行的情况下能够观察到干涉条纹，但条纹不清晰，可能是下面原因造成的：（1）灯泡亮度不够。解决办法是在未超过灯泡额定电压的前提下适当增大加在灯泡两端的电压。如果灯泡已经在额定电压下则考虑遮光措施，例如拉上窗帘或在不朝阳的房子里做此实验。（2）使用毛玻璃屏和目镜观察时条纹也会不清晰，即使调节目镜，效果也不理想。其解决办法是利用测量头进行观察。
2.能够观察到清晰的干涉条纹，但条纹并未全部在视场中，只是在视场的上方有一部分。其原因是透镜或遮光屏上下高度位置不合适。解决办法是调节透镜和遮光屏的高度，然后再观察。
3.能够观察到清晰的干涉条纹但条纹不稳定，稍微动一下仪器条纹就不见了。其原因是单缝座太松。解决办法是调节单缝管上固定单缝座的螺钉，但要适度，不能过紧，否则会影响拨杆拨动单缝座。
4.能够观察到清晰的干涉条纹但条纹不是竖直排列的，也就是条纹与分划板不平行。其原因是单双缝不平行。解决办法是边观察边拨动拨杆，使其竖直分布。
5.用测量头观察干涉条纹时看到的彩色条纹中最亮的白色条纹（即零级条纹）不在视场中央位置。其原因是游标尺、分划板与目镜位置没有调好。解决办法是边观察边转动手轮，使其位于视场中央位置。
6.在灯座、透镜、遮光屏调节无误的情况下，无论怎么拨动拨杆、换上测量头都观察不到干涉条纹。其原因可能是在遮光管上安装双缝及双缝座，再在遮光管及双缝座外套单缝管时双缝座在单缝管内倾斜，使得光只经过单缝而到双缝时由于双缝的倾斜而遮住了光的传播，因此看不到干涉条纹。解决办法是卸下单缝管及双缝座，重新安装双缝座及单缝管。安装时要用手扶住双缝座，将单缝管慢慢地套上双缝座后再松开手。