弦线上的驻波实验为何要测几个半波长的总长

实验四 弦线上的驻波

【实验目的】

1.了解弦线上驻波的形成，观察弦线上的驻波现象。

2.研究弦线振动时的振动频率与振幅变化对形成驻波的影响，研究波长与张力的关系； 3.在弦线张力不变时，研究弦线振动时驻波波长与振动频率的关系。 4.改变弦线张力后，研究弦线振动时驻波波长与振动频率的关系。

【实验仪器】

PD-SWE-II弦线上驻波实验仪。包括可调频率的数显机械振动源、滑轮、砝码盘、米尺、弦线、砝码等。见图1

1234567981011 图1 仪器结构图

1.可调频率数显机械振动源 2.振簧片 3.弦线 4.可动刀口支架 5.可动滑轮支架 6.标尺 7.固定滑轮 8.砝码与砝码盘 9.变压器 10.实验平台 11.实验桌

【实验原理】

在一根拉紧的弦线上，沿弦线传播的横波应满足方程：

?2yT?2y (1) ?22?t??x式中T为张力，ρ为线密度，x为弦上质元在波传播方向（与弦线平行）的位置坐标，y为

2?2y2?y其振动位移。将(1)式与典型的波动方程 2?u ?t?x2相比较，即可得到波速为: u?T?

学生实验：用双缝干涉测光的波长

实验目的：了解光波产生稳定的干涉现象的条件；观察双缝干涉图样；了解测量头的构造及使用方法；测定单色光的波长。

实验原理：光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，干涉条纹可从屏上观察到。图样中相邻两条亮(暗)纹间的距离△x与双缝间的距离d、双缝到屏的距离L、单色光的波长λ之间

满足。通过测量d、L、Δx就可计算出光的波长。

双缝间的距离d是已知的，双缝到屏的距离L可以用米尺测出，相邻两条亮（暗）纹间的距离Δx用测量头（如图）测出。

测量头由分划板、目镜、手轮等构成。转动手轮，分划板会左右移动。测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心（如图），记下此时手轮上的读数。转动测量头，使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心，记下此时手轮上的读数。两次读数之差就表示这两条条纹间的距离。

实验器材：

双缝干涉仪、米尺、测量头。 实验步骤：

一、观察双缝干涉图样：

1．如图所示，把直径约10cm、长约1m的遮光简水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏。

2．取下双缝，打开光源，调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。

3．放好单缝和双缝，单缝和双缝间的距离约为5 cm～10 c

实验七 用分光计测光栅常数和光波的波长

【实验目的】

1. 熟悉分光计的操作

2. 用已知波长光光栅常数

3. 用测出的光栅常数测某一谱线的波长

【实验仪器】

分光计及附件一套，汞灯关源；光栅一片

【实验原理】

本实验是利用全息光栅进行测量，光源采用GD20低压汞灯，它点燃之后能发生较强的特性光谱线，在可见区辐射的光谱波长分别为5790A0，5770 A0，5461 A0，4358 A0，4047 A0。

根据夫琅和费衍射原理，每一单色平行光垂直投射到光栅平面上，被衍射，亮纹条件为： dsinθ=Kλ (K=0, ±1, ±2, ±3,······) d-----光栅常数 θ-----衍射角 λ-------单色光波长

由于汞灯产生不同的单色光，每一单色光有一定的波长，因此在同级亮纹时，各色光的衍射角θ是不同的。除中央亮纹外各级可有四条不同的亮纹，按波长不同进行排列，通过分光计观察时如（图8-3）所示。

这样，若对某一谱线进行观察（例如黄光λy=5790 A）对准该谱线的某级亮纹(例如

〈

K=±1）时，求出其平均的衍射角θy ，代入公式就可求光栅常数d，然后可与标准比较。本实验采用d=1/10

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133.验：用实缝双测光 的波量长

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学目习1. 知标道波长是光重要参数的 .2 进一步理解更产生干光涉的条及干涉件条 的纹间距与些因哪素关 有3. 通过实验学会，用光的干涉运测光定波 的 长4 .认识物理验实和数工具学在物学理发展过程中 的作用，掌握物理验的实一基本技些能 会，用使本基实的仪器，培验养生学 立独完成实的能验。力

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1.3实验3:用缝双测光的量长波一、实原验理双缝干的涉个两邻亮(相暗)纹的距离△x条与长波λ、 双的间距缝d及双缝到屏的距L离满足、二验实装及器材光具置、座源光、滤光片 单缝、、双缝遮、光筒、 毛玻璃、测 量屏，学头电源生、 线、导度刻尺

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三、验步骤实1. 察观缝干涉图样 ①双 光将、遮源光筒、毛璃屏玻次安依放光在座上 具 接好电源打②开关使灯丝开常发光正③ 调器件节的度高使源灯光丝出发光的沿能轴到达线光屏 ④安 装双缝，双使与缝缝的单缝行，二平距者5~离0c1m ⑤放上单，观察缝白的干涉光条纹 ⑥在单 和缝源间放上光滤片光观察单，色光干涉条的纹 .2测 单定色的光长波 安①测

衍射光栅是一种高分辨率的光学色散元件，它广泛应用于光谱分析．随着现代技术的发展，它在计量、无线电、天文、光通信、光信息处理等许多领域中都有重要的应用． 【实验目的】

1．观察光栅的衍射现象，研究光栅衍射的特点． 2．测定光栅常数和汞黄光的波长．

3．通过对光栅常数和波长的测量，了解光栅的分光作用，并加深对光的波动性的认识．

【实验仪器与用具】

分光计1台，光栅1个，低压汞灯1个． 【实验原理】

普通平面光栅是在一块玻璃片上用刻线机刻画出一组很密的等距的平行线构成的．光波射向光栅，刻痕部分不透光，只能从刻痕间的透明狭缝中通过．因此，可以把光栅看成一系列密集、均匀而又平行排列的狭缝．

图15—1光栅衍射图

光照射到光栅上，通过每个狭缝的光都发生衍射，而衍射光通过透镜后便互相干涉．因此，本实验光栅的衍射条纹应看做是衍射与干涉的总效果．

下面我们来分析平行光垂直射到光栅上的情况(图15－1)．设光波波长为λ，狭缝和刻痕的宽度分别为a和b，则通过各狭缝以角度φ衍射的光，经透镜会聚后如果是互相加强，在其焦平面上就得到明亮的干涉条纹．根据光的干涉条件，光程差等于波长的整数倍或零时形成亮条纹．由图15－1可知，衍射光的光程差为(a+b)sinφ ，于是，形成

西安理工大学实验报告

成绩 课程名称： 普通物理实验 专业班号： 应物091 组别： 2 姓名： 赵汝双 学号： 3090831033 实验名称：

迈克尔孙干涉仪测量钠黄双线波长差

实验日期：2011年4月14日 交报告日期：2011年4月21日 报告退发： （订正、重做）

实验目的

1.进一步熟悉迈克耳孙干涉仪的调整方法 2.利用等倾干涉条纹测定钠黄双线波长差

仪器与用具

迈克耳孙干涉仪、钠光源 ［原理］

钠光灯的黄光包括两条波长相近的谱线： λ1 = 589.593 nm, λ2 = 588.996nm 利用迈克耳孙干涉仪可以测量其波长差

实验原理

反射光束①和②的光程差为 Δ=2dcosi；凡相同的入射角i，①和②有相同的光程差，从而对应干涉条纹图样中的同一条纹，故称等倾干涉；

1. 从S上一点沿同一圆锥面发射的光，是以相同倾角入射到镜面，因而经透镜或直

接人眼观测，得到圆条纹.

2.在λ1的某一级k0上，当光程差满足： L0=k0λ1=(

2 003年第 1

期(第9卷 )

科李教 t S e ie n

ee

Ed

uea

ti o n

斜二测画法的几个问题叶,

勇

(江苏省常熟中学二=

2 1 55 0 0 )

在高中教材中画水平放置的平面直观图采用的方法是斜二测画法这种画法的规则是,

OM X+

:

万/ Z M p万/ 4 Y+’

,

=

o

M

+

万/ Z o u’

,

=

x

+

万/ 2

x

l/ Z Y

1

.

在已知图形中取互相垂直的轴,,

O X

、

OY’

,

画直O Y’’

Y.’.

=

M p’

’

=

观图中把它画成对应的轴=

O

’

X

’

、

X

’

Y

’ .

使艺 X

涯/ Z M p’

=

万/ 2Y’

义

1/ ZY=

拒/ 4 Y

45

点x+

P (X

,

Y )与 P ( X

’,

)在直线坐标系 X ()Y中

.。

2

.

已知图形中平行于 X轴的线段在直观图中保,

坐标关系是

持原长度不变平行于半。

;

Y

宙的线段长度为原来的一,

}xIy

,

==

4万/,

Y

.

‘

{x

=

’ x

一

y,

’

,

JZ/ 4 Y

‘Y=

ZJ ZY

这种画法的规则中使人容易产生以下几个问题,

,

:

第一只存在一组平行线段它不与

X Y

轴平行但长一

.

(1 )是否还存在这样的线段它不与 X轴平行但,

度不变只存在一组平行线段它不与,

,

轴平行但长,

长度不变同样不与,

Y

轴平行但长度变为原来的一,,

度为原来的一半:证明设点

。

半?

实验 11迈克尔逊干涉仪测光波波长

1.迈克尔逊干涉形成的等倾干涉条纹的条件、条纹的特点、条纹出现的位置和测量波长的公式。比较等倾干涉条纹和牛顿环（等厚干涉）异同。 提示：（1）迈克尔逊干涉形成等倾干涉条纹的条件：①M1、M 2（M2在 M1镜附近的虚像）两反射镜互相平行。②产生干涉的两束光应是相干光，且光程差要满足明暗条纹条件； （2）条纹的特点包括条纹形状、条纹分布，条纹级数、条纹属性（等倾还是等厚）以及条纹的变化；

（3）条纹出现的位置是指条纹所在位置。（迈克尔逊干涉用的光源是光纤激光（点光源）条纹出现的位置是在两虚光源发出的两相干光相遇的范围，是非定域的，等厚干涉用的光源是面光源钠光，条纹出现的位置在牛顿环装置表面附近，是定域的）。

（4）实验测量波长公式：（△N为条

纹变化（冒出或陷入）条数，

△h为M1、M2镜间的空气薄膜厚度的变化）。

（5）用迈克尔逊干涉仪观察到的等倾干涉条纹与牛顿环的干涉条纹异同：二者虽然都是中间疏边缘密明暗相间的同心圆条纹，但牛顿环属于等厚干涉的结果，并且等倾干涉条纹中心级次高，而牛顿环则是边缘的干涉级次高，所以当增大（或减小）空气层厚度时，等倾干涉条纹会向外涌出（或向中心缩进），而牛顿环则会向中心缩

用双棱镜干涉测光波波长的研究

作者：顾怀斌 学号：200802050220 红河学院08级物理系

摘要：菲涅耳双棱镜实验是一种分波阵面的干涉实验，实验装置简单，但设计思想巧妙。

它通过测量毫米量级的长度，可以推算出小于微米量级的光波波长，从而掌握光的干涉的有关原理和光学测量的一些基本技巧。

关键词：光具座；单色光源（钠光）；可调狭缝；双棱镜；辅助透镜（两片）；测微目镜、

白屏。

Abstract: the Fresnel double prism experiment is an points, the interference experiment wave array experiment device is simple, but the design thought and skillful. It by measuring the length of magnitude, can millimeter less than calculate the sub-micrometer range; wavelengths of light

Keywords: optical benches； th

·

“实验：用双缝干涉测量光的波长”典型教学设计研究

【课程分析】继续深入研究光的干涉，为光的干涉提供实验的支持，也为后面薄膜干涉、照相机、望远镜表面增透膜的学习奠定基础。教学重点是双缝干涉测量光的

波长的实验原理及实验设计。教学难点：原理及?x、L、d、λ的准确测量。所以本节课关键点学生自主分析原理，并进行波长测定的实验设计。

【学情分析】

1、学生前概念的特点：学生在前一节课已经学习可光的干涉知识。

2、我所带的班级的学生，学习热情比较高，有强烈的求知欲和好奇心，、而且在的学习中有意识的进行课堂设计、培养和训练。经过一段时间四人小组成员有了一定合作、共同探讨的意识。再加上融洽的师生关系，许多同学都会主动参与，积极思考。 【设计思路】

“诱思教学思想理论”指出处理好教与学的关系是教学的关键：“探究教学过程论”强调要在实现认知子过程“三个层次要素”的同时，落实好“三个贯穿要素”：“三维教学目标论”，要在知识形成的过程中发展能力、培育品德：倡导“教贵善诱，学贵善思，以诱达思，启智悟道。”的启发式教学。教是为了使学生在教师导向性信息诱导下通过探究式学习方式实现真正的学，使学生通过能动的探究性学习活动实现主动性发展。