問(wèn)題1：如何利用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)？答：在《4.3光的干涉》的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)推導(dǎo)得出了楊氏雙縫干涉中條紋間距?x與光的波長(zhǎng)λ的關(guān)系：

其中l(wèi)為雙縫到屏的距離，d為雙縫間的距離。若能通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量出條紋間距?x，雙縫到屏的距離

l

以及雙縫間的距離

d，就可以利用上述關(guān)系測(cè)量光的波長(zhǎng)：?jiǎn)栴}2：如何利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量相關(guān)物理量從而測(cè)量光的波長(zhǎng)？答：圖中所示為實(shí)驗(yàn)室中利用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置。該套裝置中使用的雙縫由廠家配備，已經(jīng)標(biāo)記好了相應(yīng)的間距，如圖所示。實(shí)驗(yàn)中選擇不同間距的雙縫進(jìn)行測(cè)量時(shí)，只需要直接讀出相應(yīng)的間距d即可。實(shí)驗(yàn)裝置中配備了刻度尺，如圖所示。實(shí)驗(yàn)中雙縫到屏的距離l可由裝置配備的刻度尺讀出。測(cè)量條紋間距?x是利用裝置中目鏡所在的測(cè)量頭實(shí)現(xiàn)的。測(cè)量頭的示意圖如圖所示，主要由分劃板、目鏡和手輪等構(gòu)成。測(cè)量頭上手輪的讀數(shù)可按螺旋測(cè)微器或游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法讀取。實(shí)驗(yàn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，先使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)左端某條亮條紋中心（記為第1條），讀出此時(shí)手輪的讀數(shù)x1；然后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使中心刻線向右移動(dòng)，當(dāng)分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)第n條亮條紋中心時(shí)，讀出此時(shí)手輪的讀數(shù)x2。則條紋間距子問(wèn)題1：實(shí)驗(yàn)裝置中為什么要使用透鏡？如何使用透鏡？答：裝置中使用的光源為燈泡，使用透鏡為了讓燈泡發(fā)出的光能夠更好的集中到單縫上，這樣才能在后面的目鏡中觀察到更加清晰的干涉條紋。實(shí)驗(yàn)中使用透鏡的方法如下：讓燈泡燈絲及透鏡中心與單縫中心等高。燈絲與單縫之間的距離約為

25cm。點(diǎn)亮燈泡，先把透鏡移近單縫，直至在單縫面上見到燈絲的縮小像（若像不在單縫中心，需要上下調(diào)節(jié)透鏡）；然后把透鏡移近燈泡，直至在單縫面上形成一放大的燈絲像（若燈絲的放大像不在單縫中心，則上下或左右調(diào)節(jié)燈泡）；反復(fù)調(diào)節(jié)幾次，使燈絲的放大像及縮小像均成在單縫中心；最后把透鏡固定在離燈絲約5cm的地方。子問(wèn)題2：實(shí)驗(yàn)裝置中為什么要讓光先通過(guò)單縫，再通過(guò)雙縫？答：如圖所示，在《4.3光的干涉》的學(xué)習(xí)中，在解釋楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中是如何得到相干光時(shí)提到：根據(jù)惠更斯原理，光源發(fā)出的光到達(dá)S0時(shí)，S0就成了一個(gè)能發(fā)出次波的波源。從次波源發(fā)出的光傳播到S1和S2，由于S1和S2靠得很近且與S0的距離相等，因此S1和S2位于從S0發(fā)出的球面波的同一個(gè)波面上，因此到達(dá)S1和S2處的光波不僅頻率相同、振動(dòng)方向相同，而且相位差恒為零，因此S1和S2成為了兩個(gè)相干的次波源。因此實(shí)驗(yàn)中讓光先通過(guò)單縫再通過(guò)雙縫的目的是為了得到頻率相同、振動(dòng)方向相同、且相位差恒定的相干光源。子問(wèn)題3：實(shí)驗(yàn)中如何使用濾光片將白光變成單色光？答：實(shí)驗(yàn)裝置中燈泡發(fā)出的白光是復(fù)色光，由多種單色光復(fù)合而成。直接利用燈泡發(fā)出的白光觀察到的干涉條紋是如圖所示的彩色條紋，中央亮條紋是白色的，其余各級(jí)亮條紋都是彩色的。彩色條紋的排列以中央亮條紋為中心左右對(duì)稱。在第一級(jí)亮條紋中，紅色在最外側(cè)。為了測(cè)量單色光的波長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)裝置中配備了如圖所示的紅色和綠色濾光片。紅色濾光片（或者濾色片）只允許紅光通過(guò)，綠色濾光片只允許綠光通過(guò)。將濾光片可以安裝在單縫前面就將復(fù)色光變成了單色光。子問(wèn)題4：實(shí)驗(yàn)時(shí)為什么要通過(guò)測(cè)量多條條紋之間的距離來(lái)測(cè)量條紋間距?x？答：如圖所示，實(shí)驗(yàn)中通過(guò)調(diào)節(jié)手輪使分劃板中心刻線與某條亮條紋中心對(duì)齊時(shí)，憑借眼睛的觀察做出判斷有很大的主觀性和偶然性，由于條紋間距?x很小，直接測(cè)量造成的相對(duì)誤差較大。因此測(cè)量多條條紋之間的距離后再進(jìn)行平均求得條紋間距可以減小上述原因引起的誤差。

這種通過(guò)累積的方法測(cè)量微小量從而減小誤差的方法在高中物理實(shí)驗(yàn)中不止一次出現(xiàn)。比如如圖所示，在《2.5

利用單擺測(cè)量重力加速度》中我們通過(guò)測(cè)量單擺做n次全振動(dòng)的時(shí)間t得到單擺的周期T=t/n。子問(wèn)題5：為了減小測(cè)量誤差，實(shí)驗(yàn)中還可以進(jìn)行哪些操作？答：多次測(cè)量取平均值是常見的減小測(cè)量中偶然誤差的方法。本實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)改變雙縫間距d和雙縫到屏的距離l，多次得到某種單色光的波長(zhǎng)λ，然后對(duì)其取平均即可得到該種單色光的波長(zhǎng)。問(wèn)題3：利用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)還可以如何改進(jìn)？答：上面的實(shí)驗(yàn)裝置中為了觀察到干涉圖樣需要讓燈泡發(fā)出的光在通過(guò)雙縫前先通過(guò)透鏡和單縫，因此需要調(diào)節(jié)各光學(xué)元件中心使它們都大致位于遮光筒的軸線上。如圖所示的激光會(huì)聚性高、相干性好（在本章的第6節(jié)課中再詳細(xì)介紹原因），若使用使用激光作為光源，可直接讓激光照射雙縫（不再需要透鏡和單縫）后成像在屏上，然后測(cè)量雙縫到屏的距離l和條紋間距?x來(lái)測(cè)量光的波長(zhǎng)。（安全提示：激光對(duì)人眼會(huì)造成很大傷害，請(qǐng)?jiān)诖_保安全的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。）如圖所