用钢尺测量激光器波长

1、.用钢尺测量激光器波长一、序言激光作为一种单色性、方向性极好的有关光源，近来几年来被广泛的应用到各样科学实验中。但由于激光资料的不相同，激光被分为狠多的种类，激光器的特点也不尽相同，比方说其最重要的特点中心波长。我们在使用激光器从前认识其波长是十分必要的，自然在现代的实验室中有各样各样的精巧仪器能够方便的测出激光的波长，但是若是我们不依靠实验室里的这些仪器，仅用我们平常生活中一些常用的工具能否测出激光的波长呢？下文我们就介绍了一种方案，结合激光的波动性，仅利用一把我们平常生活中使用的钢尺就能较正确地测出激光的波长。一把一般钢尺在平常生活中常常用来粗测物体的长度，但是若是有精妙的实验方案，利用小

2、小的钢尺完好能够较精确的测量出激光的波长。这听来忧如完好“不能思议”。若是能够巧妙的利用光的颠簸性的话，这个奇景完好能够创立。而且本试验所需器材简单易找，完好本源的于平常生活，吻合“从生活到物理”的新课程理念。是学生课下作为“研究性”实验的极好素材。二、正文部分1）实验原理激光是一种方向性和单色性极好的光源，试验过程中第一将钢尺固定在水平桌面上，使激光的一部分照射在钢尺的刻痕上，一部分反射到垂直于桌面的墙壁上。这时经过微调激光的入射角度，则会在墙面上出现系列亮点S。，S。，S。，S。等。这是由于激光在钢尺两刻痕之间的好多圆滑面上均发生了反射，这些反射光辉若是相位相同则会相互叠加而在墙面上形成亮

3、斑。原理如图1所示。.图一由于钢尺上有周期性排列的间隔为1mm的间隔,也就是钢尺的刻度，两刻度之间为表面圆滑的钢面，能够较好的反射激光，而刻度由于表面为黑色而且不圆滑，所以不能够很好的反射激光，这样我们能够将钢尺看作一个反射光栅，而激光又是单色性、有关性特别好的光源，当激光打在钢尺的刻度上反射此后，便能够形成相应的衍射条纹。详尽的实验原理以以下图所示：图二在图二A处放置一激光发生器，其发出的激光以凑近90度的入射角照射在BB上（BB为钢尺上刻度与刻度之间的圆滑面能够反射激光），由于BB特其他小，其能够和激光的波长对照较，所以光束在反射的同时又发生衍射，当两束衍射光的相位相同时，则会相互叠加而加

4、强，在光屏上形成亮斑；当两束衍射光相位相反时，则由于相互叠加而减弱，形成暗斑。以以下图激光以跟平面成角入射在圆滑平面上，经过反射此后到达光屏，其光程差为：ABPABPDBDBd(coscos).当光程差为零时，这时，在光屏上出现的亮斑为入射光直接反射所得，其亮度也较大，当光程差恰好为波长的整数倍时两束衍射光的相位相同，在P点叠加加强，出现亮斑；而当光程差为半波长的奇数倍时，则在光屏上出现暗斑。在反射亮斑的上方还有好多的亮斑，分别对应着为,2,3,4等。所以由上式可知d(coscos1)d(coscos2)2d(coscos3)3其中d为钢尺上刻度间的距离，我们默认d为0.8mm。所以只要测出就

5、能计算出激光波长。而依照图一我们不难看出：,1,2,3tanhL所以我们只要测出激光入射点到光屏的距离L，以及各个光斑的高度h就能获取，而最亮的光斑是由激光直接反射获取，所以其角与相等。2）实验步骤1、用透明胶布将钢尺固定在桌子上，钢尺与墙面垂直，有刻度的钢尺面朝上,钢尺大体距离墙面2m左右。2、打开激光发生器，并将激光器放在如图一A处的地址，使激光能够打在钢尺的刻度上，增大入射角度，使入射角处于88度到90度的范围内，这时我们能够看到激光打在钢尺刻度的范围大大增大，再细调入射角度我们能够在墙上看到一系列的亮斑，固定激光器。3、用卷尺测量激光在钢尺上的入射点到墙面的垂直距离L，由下而上分别测出

6、光斑的高度h0,h1,h2,h3。3）实验装置精度为1mm的钢尺一把、一般激光发生器一个、卷尺一把、胶带纸若干.4）实验照片.5）测量数据记录d=0.8mmL=2.1010mh04.47cmh19.72cmh212.43cmh314.86cm（4个高度都是相对于桌面而言）6）数据办理.210.10COS0.999773822COSCOS210.1010.9989316210.1029.722210.1020.9982545210.10212.432210.10COS30.997508122123d(coscos1)(0.99977380.9989316)*0.8mm673.8nmd(cosco

7、s(0.99977380.9982545)*0.8mm2)607.8nm2d(coscos(0.99977380.9975081)*0.8mm3)604.2nm3123682.6nm3三、谈论与结果直接从激光器里发出的激光束打在钢尺上反射后形成干涉亮斑的实质其实就是反射光栅模型，钢尺其实就相当于在光洁度比较高的钢板上刻出一系列等间距的平行细槽而形成的。从实验数据计算结果能够我们能够看出，用钢尺测量激光波长时诚然实验方法较粗糙，随机误差对测量结果的影响也比较大。但经过波长相对误差的比较，我们能够发现此方法的误差与传统实验方法的误差大体一致，也就是说用这种看似比较大概的方法也能够较精确地获取激光器

8、的波长。所以，在科学实验特别是工程技术现场应用中，使用该方法便能够很简洁的快速获取激光的波长值，也许是作为分光装置使用，把入射光中不相同波长的光分开开来，很简单形成光谱，从而可提高工作效率，缩短使用精巧仪器测量的周期。反过来，若是充当反射光栅的不是钢尺，而是其他表面有一系列等间距平行刻痕的物体，利用本实验方法在已知激光波长的情况下，便能够较精确地测最这间距的长度，从而为确定渺小难以用一般工具测量的距离供应了简单易行的方法。在实验的过程中我们也遇到了好多的问题，要成功的做完实验好多地方还是需要我们注意起来，第一激光器的选择，我们应入选择功率较大的激光器，若用工具较小的激光器，由于钢尺的表面不是特别理想的镜面，也就是.反射率不是特其他高，这样就会使得经过反射后的激光很难被我们察看和测量，不利于实验的进行，实验中还有一个特别要引起我们注意的地方是控制激光的入射角度，必定是激光以凑近90度的入射角照射在钢尺的刻度上，所谓的凑近90度就是88度到90度，当以凑近90度的入射角打在钢尺上时，我们能够看到钢尺被激光照射到的面积大大增加，换句话说也就是说有效光栅的面积大大增大了，由我们的光学知识能够知道，多缝衍射的精巧度要比单缝衍射高的多，增大激光的入射角就相当于使激光经过了更多的缝，所以产生的光斑更加的尖利，更好地能被我们