2、测定单色光的波长

⑴安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。

⑵使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a₁，转动手轮，使分划板中心刻线移动；记下移动的条纹数n和移动后手轮的读数a₂，a₁与a₂之差即为n条亮纹的间距。

⑶用刻度尺测量双缝到光屏间距L(d是已知的)。

⑷重复测量、计算，求出波长的平均值。

⑸换用不同的滤光片，重复实验。

[注意事项]

1、观察双缝干涉图样

⑴将光源、单缝、遮光管、毛玻璃屏依次安放在光具座上。如图4所示。

⑵接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。

⑶调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。

⑷安装双缝，使双缝与单缝平行，二者间距约为5-10cm。

⑸放上单缝，观察白光的干涉条纹。

⑹在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。

2、测定单色光的波长

[实验原理]

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1

如图1所示，电灯发出的光经过滤光片后变成单色光，再经过单缝S时发生衍射，这时单缝S相当于一单色光源，衍射光波同时到达双缝S₁和S₂之后，再次发生衍射，S₁、S₂双缝相当于二个步调完全一致的单色相干光源，透过S₁、S₂双缝的单色光波在屏上相遇并叠加，到S₁、S₂距离之差是波长整数倍的位置上，(如P₁、P₂：P₁S₂－P₁S₁＝λ　P₂S₂－P₂S₁＝2λ)两列光叠加后加强得到明条纹，在到S₁、S₂的距离差为半波长的奇数倍的位置上，两列光相遇后相互抵消，出现暗条纹，这样就在屏上得到了平行于双缝S₁、S₂的明暗相间的干涉条纹。

相邻两条明条纹间的距离Δx，与入射光的波长λ，双缝S₁、S₂间距离d及双缝与屏的距离L有关，其关系式为：，由此，只要测出Δx、d、L即可测出波长λ，若光源与单缝间不加滤光片，则光源所发出的各种色光在屏上都分别发生叠加而出现明暗相间找条纹，但各种色光的波长不同，从而两相邻明条纹间的距离就不同，但是各色光在屏上S₁、S₂等距离的位置O处均出现明条纹，即明条纹在此重合。从而此处的条纹颜色为白色，但在其它位置上各色光的明条纹并不重合。从而，显现出彩色条纹。

两条相邻明(暗)条纹间的距离Δx用测量头测出。

测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图2所示。转

动手轮，分划板会在左右移动。测量时，应使分划板

中心刻度对齐条纹的中心(如图3所示)记下此时手轮

上的读数a₁，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划　　　　　　　　　　　 2

板中心刻线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的刻度线a₂，两次读数之差就是相邻两条明条纹间的距离。即。

Δx很小，直接测量时相对误差较大。通常测出n条明条纹

间的距离a，再推算相邻两条明(暗)条纹间的距离。

Δx＝a/(n-1)

[实验器材]

　双缝干涉仪即：

　光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺

[实验步骤]

1、观察双缝干涉的干涉图样

11、用双缝干涉测光的波长

　 [实验目的]

10、测定玻璃的折射率

　[实验目的] 　测定玻璃的折射率 　[实验原理] 　如图所示，当光线AO以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线的O'B，从而求出折射光线OO'和折射角r，再根据n=算出玻璃的折射率。 　[实验器材] 　一块两面平行的玻璃砖，一张白纸，木板一块，大头针(4枚)，量角器(或圆规、三角板)，刻度尺，铅笔等 　[实验步骤] 　1．把白纸铺在木板上。 　2．在白纸上画一直线aa'作为界面，过aa'上的一点O画出界面的法线NN'，并画一条线段AO作为入射光线。 　3．把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa'重合，再用直尺画出玻璃砖的另一边bb'。 　4．在线段AO上竖直地插上两枚大头针P₁、P₂。 　5．从玻璃砖bb'一侧透过玻璃砖观察大头针P₁、P₂的像，调整视线的方向直到P₁的像被P₂的像挡住。再在bb'一侧插上两枚大头针P₃、P₄，使P₃能挡住P₁、P₂的像，P₄能挡住P₁、P₂的像及P₃本身。 　6．移去玻璃砖，在拔掉P₁、P₂、P₃、P₄的同时分别记下它们的位置，过P₃、P₄作直线O'B交bb'于O'。连接O、O'，OO'就是玻璃砖内折射光线的方向。∠AON为入射角，∠O'ON'为折射角。 　7．用量角器量出入射角和折射角的度数。查出它们的正弦值，并把这些数据填入记录表格里。 　8．用上述方法分别求出入射角是15°、30°、45°、60°和75°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记录在表格里。 　9．算出不同入射角时 的值，比较一下，看它们是否接近一个常数。求出几次实验测得的 的平均值，就是这块玻璃的折射率。 　[注意事项] 　1．轻拿轻放玻璃砖，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面。严禁把玻璃砖当直尺用。 　2．实验过程中，玻璃砖在纸面上的位置放好后就不可移动。 　3．插针P₁与P₂、P₃与P₄的间距要适当地大些，以减小确定光路方向时出现的误差。 　4．实验时入射角不能太小(接近零度)，否则会使测量误差加大；也不能太大(接近90°)，否则会不易观察到P₁、P₂的像。 　5．本实验中如果采用的不是两面平行玻璃砖，如采用三棱镜，半圆形玻璃砖等，只是出射光和入射光不平行，但一样能测出其折射率。 　[例题] 　1．在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如图1所示，对实验中的一些具体问题，下列意见正确的是 　A．为了减少作图误差，P₃和P₄的距离应适当取大些 　B．为减少测量误差，P₁、P₂的连线与玻璃砖界面的夹角应尽量大些 　C．若P₁、P₂的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P₁、P₂的像 　D．若P₁、P₂连线与法线NN'夹角较大时，有可能在bb'面发生全反射，所以在bb'一侧就看不到P₁、P₂的像 　答案：A 　　　　　 　　　 　2．某同学由于没有量角器，他在完成了光路图以后，以O点为圆心，10.00cm长为半径画圆，分别交线段OA于A点，交O、O'连线延长线于C点。过A点作法线NN'的垂线AB交NN'于B点，过C点作法线NN'的垂线CD交于NN'于D点，如图2所示，用刻度尺量得OB=8.00cm，CD=4.00cm。由此可得出玻璃的折射率n=________。 　答案：1.50，由图可知：sin∠i=sin∠AOB=AB/OA，sin∠r=sin∠COD=CD/OC， 　在这OA=OC=R=10.00cm，CD=4.00cm，AB= ，代入解得：n=1.50

2．要测量图中通过R的电流(R＝2Ω)，请回答下列问题：

①扫描频率、DC、AC、Y增益、水平、竖直位移、衰减等旋钮如何转动？

②应如何接到示波器上进行测量？

③如果将衰减置于10挡，光点距原点下方4格，那么通过R的电流多大？

④如果光点在原点的斜上方，测量误差过大，其原因是什么？

⑤如果换上与该电池等效的交流电源，应如何测量？

分析与解答

①扫描频率旋钮置于外X挡；DC、AC开关置于DC处，Y增益顺时针旋转到底；调节水平、竖直位移旋钮使光点位于正中；衰减置于较高挡。

②把电阻R两端分别与示波器上Y输入和地相连。(电路图请同学们自行作出。)

③加在R两端的电压U＝4×50×10(mV)＝2V。通过R的电流I＝U/R＝2/2＝1A。

④测量之前光点没有调到荧光屏中央，Y增益旋钮没有顺时针旋到底。

⑤接线与测量方法相同。只须将“DC、AC”开关置于“AC”位置即可。

1．图是某晶体管的集电极电压在示波器荧光屏上显示出的稳定的图形。图中锯齿波显示为3格。问：

①锯齿波幅度为多少？

②直流分量电压为多少？

③锯齿波C点对地电压为多少？D点对地电压为多少？

分析与解答

此问题系J2459对合成电压的测量问题。当示波器Y增益旋钮顺时针旋到底，这时示波器垂直系统灵敏度为每格50A(mV)。(A为衰减开关倍率)故：

①幅度为：U_pp＝3×50×A(mV)

②电压为：U＝3.5×50×A(mV)

③C、D两点对地电压为：

U_c＝2×50×A(mV)　 U_D＝5×50×A(mV)

本题思维点拨：在实际测量中，除了单纯的交流电压或直流电压测量外，往往需要测量既有交流分量又有直流分量的合成电压。例如晶体管放大信号时所出现的，即本题所显示的集电极电压，就是既有交流电压，又有直流电压；在脉冲电路测试中，往往要了解信号波形各点相对于地的电位高低。这种合成电压可以很方便地用示波器进行测量。测试时，输入耦合开关应放于“DC”，先将Y输入与地接线柱间用导线短接，确定扫描线的零电位。再接入被测信号，调节扫描范围与扫描微调旋钮，荧光屏上就会有波形显示了。

2．练习使用示波器

(1)　　 观察荧光屏上的亮斑并进行调节

①先把灰度调节旋钮逆时针转到底，竖直位移旋钮和水平位移旋钮旋到中间位置，衰减调节旋钮置于1000挡，扫描范围旋钮置于“外X”挡。

②打开电源开关，等一两分钟(预热)后，顺时针旋转灰度调节旋钮，屏上即出现一个亮斑，调节该旋钮，使亮斑的亮度适中。

③旋转聚焦调节和辅助聚焦调节旋钮，观察亮斑的变化情况，并使亮斑最圆、最小。

④旋转垂直位移旋钮，观察亮斑上下移动的情况；旋转水平位移旋钮，观察亮斑左右移动的情况。调节这两个旋钮，使亮斑位于荧光屏中心。

(2)观察扫描并进行调节

①把X增益旋钮顺时针转到1/3处，扫描微调旋钮逆时针转到底，扫描范围旋钮置于10~100挡，可看到扫描的情形。

②顺时针旋转扫描微调旋钮，可看到亮斑移动加快，直至成为一条亮线。

③调节X增益旋钮，可以看到亮线长度随之改变。

(3)观察亮斑在竖直方向的偏移并进行调节

①将扫描范围旋钮置于“外X”挡，交直流选择开关拨到“DC”位置。

②按图连接电路。

③将滑动变阻器的滑片P滑至适当位置后闭合开关，把衰减调节旋钮逆时针依次转到100、10和1挡，观察亮斑向上偏移的情况。

④调节Y增益旋钮，使亮斑偏移一段适当的距离，再调节滑动变阻器，观察亮斑偏移的距离随输入电压变化的情况。

⑤调换电池的正负极，可以看到亮斑改为向下偏移。

(4)观察按正弦规律变化的电压的图线

①将扫描范围旋钮置于10~100挡，衰减调节旋钮置于“”挡。

②调节扫描微调旋钮，使屏上出现完整且稳定的正弦曲线。

③调节Y增益旋钮(或者X增益旋钮)，观察曲线形状沿竖直(或水平)方向的变化情况。

④调节竖直(或水平)位移旋钮，观察曲线整体在竖直(或水平)方向上的移动情况。

(5)关机

实验完毕后，把辉度旋钮反时针旋到底，然后关机，切断电源。

[注意事项]

(1)示波器属热电子仪器，要避免频繁开机、关机，否则易损坏仪器。

(2)屏上亮斑(或图线)不能过量，否则容易损伤荧光屏。

(3)“Y输入”电压不能太高，以免仪器损坏。

(4)当“Y输入”接导线并“悬空”时，容易出现干扰波形，应避免出现这种情况。

[例题]

1．熟悉J2459型示波器板上各旋钮的作用。

如图为J2459型示波器的面板，荧光屏右边最上端的是辉度调节旋钮，标以“ ”符号，用来调节光点和图像的亮度。顺时针旋转旋钮时，亮度增加。

第二个是聚焦调节“⊙”和辅助聚焦“○”，这两个旋钮配合着使用，能使电子射线会聚，在荧光屏上产生一个小的亮斑，得到清晰的图像。

再下面是电源开关和指示灯，用后盖板上的电源插座接通电源后，把开关扳向“开”的位置，指示灯亮，经过一两分钟的预热，示波器就可以使用了。

荧光屏下边第一行左、右两端的旋钮是垂直位移“ ”和水平位移“ ”，分别用来调整图像在竖直方向和水平方向的位置。它们中间的两个旋钮是“Y增益”和“X增益”，分别用来调整图像在竖直方向和水平方向的幅度，顺时针旋转时，幅度连续增大。

中间一行左边的大旋钮是“衰减”，它有1、10、100、1000四挡，最左边的“1”挡不衰减，其余各挡分别使输入的电压衰减为原来的、、，因此图象在照直方向的幅度都减为前一档的，最右边的正弦符号 挡不是衰减，而是由示波器内部自行提供竖直方向的交流试验信号电压，可用来观察正弦波形或检查示波器是否正常工作。

中间一行右边的大旋钮是“扫描范围”，也有四挡，可以改变加在水平方向的扫描电压的频率范围，左边第一挡是10-100Hz，向右旋转每升高一挡，扫描频率都增大10倍，最右边的是“外X”挡，使用这一挡时，机内没有加扫描电压，水平方向的电压可以从外部输入。

中间的小旋钮是“扫描微调”，用来调整水平方向的扫描频率，顺时针转动时频率连续增加。

底下一行中间的旋钮“Y输入”、“X输入”和“地”分别是竖直方向、水平方向和公共接地的输入接线柱。左边的“DC、AC”是竖直方向输入信号的直流、交流选择开关。置于“DC”位置时，所加的信号电压是直接输入的；置于“AC”位置时，所加信号电压是通过一个电容器输入的，它可以让交流信号通过而隔断直流成分。右边的“同步”也是一个选择开关。置于“+”位置时，扫描由被测信号正半周起同步，置于“-”位置时，扫描由负半周起同步。这个开关主要在测量较窄的脉冲信号时起作用，对于正弦波、方波等，无论扳到“+”或“－”，都能很好地同步，对测量没有影响。