用钢板尺测量激光的波长.doc

.
2 / 10
评分：
大学物理实验设计性实验
实验报告
实验题目：用钢板尺测量激光的波长
班 级：
____
指导
实验日期：2008 年 12月11日
原始数据记录：
实验台号： ________ <6>
其中,L是尺端到屏的距离,h是各亮斑到O点的距离,而O点位于S。点和一S。点的中心．量出各亮斑间的距离即可求得各值,而对应于亮斑S。的就是。
设计要求
⑴写出该实验的实验原理,推导出波长的计算公式。确定待测的物理量。
⑵选择实验测量仪器要符合精度要求,测量值相对误差在1%之内,并说明选择仪器的理由,确定相应物理量的测量仪器。
⑶写出实验内容及步骤。设计的实验步骤要具有可操作性<写出测量时实验装置的摆放及其位置角度、应该注意的事项及实际测量的方法等>。
⑷设计出实验测量原始数据的表格。
⑸实验结果用标准形式表达,即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。
测量仪器的选择及提示
小型半导体激光器一支,普通钢尺一把,卷尺一把,胶带纸若干,纸若干,垫高物等。
用钢板尺测量激光的波长
一、实验目的：
〔１利用光的波动性,用钢板尺,根据激光的相干性和反射光的干涉原理,经过分析,找出规律,测量出激光的波长。
〔2了解实验原理,掌握测量的方法。
二、实验仪器：
.
5 / 10
小型半导体激光器一支,普通钢尺一把,卷尺一把,胶带纸若干,纸若干,垫高物等。
三、实验原理：
〔1激光作为一种光源,由于其单色性好、方向性强、色散少等特点在现代科学技术与工程实践中得到了广泛的应用。在实际测量中,一般都要预先知道所用激光源的波长。不同材料和发光机制的激光源具有不同的波长。因此如何测定激光的波长就具有十分重要的意义。本实验用最小分度值为1mm的钢尺,测出了半导体激光器的波长。而且看到了反射角不等于入射角的"奇怪"现象。它说明,反射
定律只有在一定的条件下才成立。若反射面上刻有许多很细且等间距的刻痕,就可使不同波长的光反射到不同的方向上去,这就是现代高科技中常用的光学元件—"光栅"的雏形,在传统的测量激光波长的实验中,就用到了这个分光器件。
〔2钢尺测量激光波长的原理
巧妙地利用了光的波动性质进行激光波长的测量,其原理如图1所示。
让一束激光掠射<入射角不小于88°>到钢尺的一端,一部分光直射到光屏上,形成亮斑S′0,一部分反射到光屏形成亮斑S0。可观察到除了S′0,S0两个对称点外,在S0上面分布着一系列的亮斑S1,S2,S3,S4,S5……,这是因为钢尺上有刻痕的地方对入射光不反射,而两个刻痕之间的部分<刻痕的间距是d=0. 5mm,刻痕的宽度是0. 01mm>使光束产生反射。由于刻痕的间距与激光的波长是可以比较的,光束反射的同时又发生衍射。当两束衍射光的相位相同时,则会互相叠加而加强,在光屏上形成亮斑;若相位相反时,则形成暗斑。
如图2所示,从光源的某一点A发出而在相邻光滑面B,B′反射的光到达屏上P点时所经过的路程
差Δ<称为光程差>为：
.
7 / 10
ΔABP -AB′P =BD′DB′=d<cosα-cosβ> <1>
　当Δ恰好等于波长的整数倍时,则这些衍射光的相位就相同,在P点叠加出现亮斑。而在Δ=0,即α