双缝干涉实验仪 型号：J2515

双缝干涉实验是高中的一个重要实验。下面由我来给大家展示一下这个实验的实验方法。
           J2515型双缝干涉实验仪是高中物理学生实验仪器。它与J2507型光具座和J1202型或J1202—1型学生电源配套使用，可以观察白光和单色光通过双缝所产生的干涉图样，并可测量单色光的波长。如配上合适的单缝或多缝，可以观察单缝衍射和多缝衍射现象。如配上照相暗盒，还能把观察到的干涉、衍射现象拍摄下来。

J2515型双缝干涉实验仪性能稳定、干涉条纹清晰，采用游标读数机构，测量精度比较高，仪器的结构比较合理，操作也简单，并可以在普通的明室内进行实验，不需要暗室或半暗室。

二、主要技术指标

1、双缝采用真空镀铬工艺刻制在玻璃片上，双缝中心距d:一块为0.250±0.003mm，另一块为0.200±0.003mm。

2、单色光通过双缝所产生的干涉亮条纹（或暗条纹）不少于7条。

3、双缝至光屏（即分划板）之间的距离：当遮光管不加接长管时，L1=600±2mm，当遮光管加上接长管后，L2=700±2mm。

4、滤色片为光学玻璃片，厚度为2mm。红色滤色片的峰值波长为655±10nm；绿色滤色片的峰值波长为535±10nm。

5、测量头滑块的移动范围为0-20mm，游标尺的最小读数为0.02mm。

6、光源用12V，功率为15—24W单丝灯泡或点光源灯泡。由J1202型或J1202—1型学生电源供电。

7、白光干涉零级亮条纹的中心与光轴的偏离；当L1=600mm时不大于2mm，当L2=700mm时不大于3mm。

8、测定钠光（589.3mm）波长，相对误差≤3%。

三、仪器结构

J2515型以缝干涉实验仪的光路如图1所示

图1  J2515型双缝干涉实验仪光路图

1、灯泡      2、照明透镜      3、遮光板

4、滤色片    5、单狭缝        6、双缝      7、光屏

8、目镜      9、出射光瞳

        图2  J2515型双缝干涉实验仪

1、灯泡          2、照明透镜   3、遮光板         4、滤色片及片座

5、单狭缝及缝座  6、单缝管     7、拔杆           8、遮光管

9、接长管        10、测量头    11、游标尺       12、滑块

13、手轮         14、目镜      15、半圆形支架环 16、J2507光具座

整台仪器由光源及照前系统，双缝座、观察系统、测量头及遮光管等主要部件组装而成，仪器的外形如图2所示。

各部件的主要结构如下：

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的双凸透镜，本仪器中不再另附。单狭缝是用真空镀铬工艺刻制在玻璃片上的，单缝按装在单缝管的前端，单缝管上有拨杆调节机构，左右移动拨杆，单缝可以绕光轴转动以调节单缝与双缝平行。

2、双缝管

双缝座是一个圆形座。双缝嵌在座中心的长方形槽孔里，双缝中心位于座的轴线上。

3、观察系统

由毛玻璃屏（即光屏）和目镜组成。在毛玻璃屏上的干涉条纹可以用眼睛直接观察或用目镜放大观察。

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。分划线的形状如图3所示。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作相对移动，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。

四、仪器安装调节

由于本仪器是由各部件组装而成的，实验时，学生要自己安装调节仪器。其步骤如下：

1、把两个半园形支架环等高地固定在J2507型光具座的滑块上。遮光管架在支架环上，并使它的轴线与光具座的导轨基本平行。

2、在遮光管的一端装上双缝座，双缝基本上与水平面垂直。再在双缝的外面套上单缝管，双缝座固定螺钉嵌在单缝管的定位槽孔里，这时，单、双缝基本平行。

3、在单缝前端的光具座滑块上装上照明透镜及灯泡（灯泡灯丝与单缝之间的距离大约为25cm ）。点亮灯泡，用两次成像法调节光源、透镜、单缝中心共轴。然后把透镜固定在离开灯丝5cm的地方。

4、遮光管的另一端装上观察系统，慢慢地左右移动拨杆，调节单缝与双缝平行，直到看到最清晰的干涉条纹。

5、测量单色光波长时，要卸下观察系统，换上测量头，在单缝前面加上滤色片。先调节目镜， 在视场能同时清晰地看到分划线和干涉条纹，然后绕光轴转到测量头，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观察或测量。

五、实验方法

1、观察白光干涉现象

用白炽灯泡作光源，仪器安装调节第4步或第5步完毕，即可看到白光干涉现象（若用测量头观察时，游标读数调节在10mm左右）：在视场中可以看到彩色的干涉条纹，其中央为一条白色亮条纹，称为零级亮条纹，其余各级亮条纹都是带彩色的。彩色的排列以零级亮条纹中心左右对称。在第一节亮条纹中，红色在最外侧。

2、观察单色光干涉现象

看到白光干涉条纹后，在单缝前面加上红色或绿色滤色片即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹。图4（a）是红色光通过d=0.205mm的双缝时产生的干涉条纹照片。拍摄这张照片时，照相底片至双缝的距离L=700mm。图4（d）是在同一条件下得到的绿色光的干涉条纹的照片。

图4  干涉条纹照片

3、测量单色光的波长

仪器安装调节第5步结束，即可进行测量，先转动测量头上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条干涉亮条纹或者暗条纹，并记下它在游标尺上的读数X1 ，然后转动手轮，把分划线移向左边，并对准第n条（一般n可取7左右）干涉亮条纹或暗条纹，这时游标尺的读数为Xn，如图5。则相邻两条亮条纹或暗条纹之间的距离为：

      Xn-X1

△X=————          (1)

       n-1

                     d.△X     d    Xn-X1

待测的光波波长为：X=————= ——.————          （2）

                       L       L      n-1

式中d为双缝中心距离，其数值刻在双缝座上，一块为0.25mm，另一块为0.200mm。L为双缝至光屏（即分划板）之间的距离，当遮光管未加接长管时，L=600mm，当遮光管加上接长管后L=700mm。

为了减少测量误差，X1、Xn的读数应该重复测量几次、计算时取平均值。另外，分划线对准干涉条纹时，应把干涉条纹嵌在其中两根分划线之间。如果干涉条纹较宽，可按图6（a）的方法嵌入，如干涉条纹比较窄，可按图6（b）的方法嵌人。

实验举例   测红色滤色片的峰值波长

实验条件   d=0,250mm，L=700mm，测量时n取7。

测量结束列在下表中

把测量结果代入（2）式，则可计算红色滤色片的峰值波长：

      X7-X1    d

入红=——— . ——

      7-1      L

  14.76-3.80    0.250

=——————. ————=6524×10-7（毫米）

    7-1          700

                       =652.4mm

（仪器所附的红色滤色片的峰直波长为655±10mm，实验结果与之相吻合。

实验时还应依次改变双缝中心距d，改变双缝至光屏之间的距离L以及更换滤色片，并重新进行测量。

假如目前还没有J2507型光具座与J2515型双缝干涉实验仪配合使用，可以自制二只木架来代替光具及半园形支架环、木架的形状如

图7所示。遮光管搁在木架上。灯泡用A字铁架夹持，不用照明透镜，灯泡灯丝在单缝前5厘米处真接照亮单狭缝。上下或左右移动灯泡的位置，使毛玻璃屏得到均匀的照明，其余的方法与上面完全相同。

六、使用注间事项

1、本仪器中各个部件出厂时已经严格调整检查，不要随便拆开。

2、滤色片、双缝及单缝如有灰尘及污点，应用擦镜纸或干净的软布轻轻揩擦。

3、滤色片、单缝及双缝上的压片螺钉如有松动，可以把它拧紧，但不要拧得过紧以免把玻璃片压断。

4、双缝座、测量头及接长管安装在遮光管上时要装到底即定位阶梯紧密接触。否则会使L变大，影响实验结果。

5、仪器所附灯泡的灯丝，冷电阻比较小，在灯泡刚点亮的瞬间，电流比较大，如用J1202型或J1202-1型学生电源供电时，开始电源电压应放在最低档，然后逐档升高至额定电压。切不可一开始就放在额定电压档，否则会把学生电源的次级保险丝烧断。

如果实验时干涉条纹的亮度已满足实验要求，可以在低于额定电压下做实验，以延长灯泡的使用寿命。

6、仪器不使用时应收存在仪器箱中，并存放在干燥通风的地方。

J2515双缝干涉实验仪

双缝干涉实验仪配件