用钢尺半测量激光波长

评大学物理实设计性实实验报告

：实题

：

用板测激的长班

级

：

电姓

名

：

詹燕

学号：07指教

：

王明茂学物系学理验实验日：2009年123日《用钢板测量激光的长》实验提/

课题的出和依据光是一种电磁波，光在真空中的波长不同，性质也不同．如波长小于390nm的光波叫紫外光，它有杀菌作用；波长大于770nm的光波叫红外光，它能传递热量．波长在390nm至770nm之间的光波是人眼可见的，叫可见光，不同波长有不同的颜色：如波长为446nm的光是紫色的，波长为770nm的光是红色的，橙、黄、绿、蓝各色依次排列其间，都由其波长决定，而与其强度、方向等因素无关．此可见光的波长是决定光波性质的最重要的参数之一．

那么，怎样才能测出光的波长呢?可见光在真空中(或空气中)的波长只有万分之几毫米，这么短的长度又怎么用毫米刻度尺去测量呢?本实验用最小分度为0.5普通钢尺“量”出只有0.0006mm左右的波长，而且看到了反射角不等于入射角的“奇怪”现象．它说明，反射定律只是在一定条件下才成立的，如果反射面上刻有许多很细而且等间距的刻痕，就可使不同波长的光反射到不同的方向去，这就是现代高科技中常用的光学元件——“光栅”的雏形．光栅是一种比棱镜更好的分光器件。如果利用光栅的衍射原理就不难用普通的钢尺测量出激光的波长。实验课及任务《用钢尺测量激光波长》

实验课题任务是，利用光的波动性，用一把钢板尺，通过用激光照射钢板尺的带有刻度的一面而反射到光屏上的衍射花样，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。学生根据自己所学知识，设计出《用钢板测量激的波》的整体方案，内容包括：(出实验原理和理论计算公式；选择测量仪器；研究测量方法；写出实验内容和步骤。)然后根自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。实验台号：07

实验日期：/

用钢尺测量激光波长的数据记录表格

:钢板尺尺端到屏的距离：L=2323.0mm

刻痕间距：项目

0

s

0

s

s

3

s

s

5

s

6

s

7

s

8长度(mm)

30.0222.2277.6317.0350.0379.0405.4429.3451.8472.5钢尺的误差inst刚卷尺的误差教师签名：/

用钢板尺量激光的波一实目1、加深对光的干涉、衍射原理的认识与理解。2、了解掌握光栅的分光作用及原理。3、学会运用光栅的衍射原理及利用普通钢尺测量光的波长。4、加强锻炼实验者的实际设计能力与动手能力。二实仪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。三实原如-1所示：让一束激光照到尺的端部其中一部分激光从钢尺上方直接照到观察屏上的－点其余激光从钢尺表面反射到屏上．屏上除了与－对称的点有反射亮斑外还可看0到一系列亮斑SSSS。123n.这是因为，尺上是有刻痕的(痕的间距是d=0.5mm)，光在两刻痕间的许多光滑面上反射，这些反射光如果相位相(波峰与波峰相遇，波谷与波谷相)则它们会相互叠加而加强，形成亮斑，否则会相互抵消而减弱．由图-2知，从光源某一点A出而在相邻光滑面BB反射的光，到达屏上C时所经过的路程差(称为光程差)为：ABC''BD''若△恰好等于零或等于波长的相同，屏上C就会出现亮斑．显然，在

处，，这就是在处的亮斑．在S、、S、……处，必1234有：/

==2=4…．因此，由式可知：d(cos

一cos)=2）1d(cos

一2

一cos)=33

4d(cos一cos)=45）4其中d=0.5已知的，因此，只要测出

、

、、……就可从以上各式算出波长值．实验中，使尺与屏垂直，则：

L

6其中L尺端到屏的距离，各亮斑到O点的距离，而O点位于S点和一

点的中心．量出各亮斑间的距离即可求得各联式可推出：cos)n

，对应于亮斑于又由图可

h0

L22同理，可得

cos

n

h

n

L2则

dn

Lh2

Lh2

n

=(1,2,3,,n)

7其中为s到点的距离，为点到s的距离，各亮斑所对应的角度001按图1所示放置好激光器、钢板尺等实验仪器。2、调整激光器到适当角度让激光照到钢板尺的尺端，此时，屏上胶带纸出现亮斑，在亮斑位置处作上记号，分别为

s、、、、ss、00145、s、。73、用一卷尺测量钢板尺尺端到屏的距离L4关闭电源，用钢板尺分别测量出各标记好的胶带纸的长度，记录数据。5、实验完毕，收拾仪器、整理桌面。注意事项：1钢板尺的摆放位置及激光器与钢板尺的角度的摆放。2需调节仪器到屏上出现最清晰亮斑方可做记号。3做记号时，应目测到亮斑的中心点做记号。/

222i222i五实数钢板尺尺端到屏的距离：L=2323.0mm

刻痕间距：d=0.5mm项目

0

s

0

s

s

3

s

s

5

s

6

s

7

s

8长度(mm)

30.0222.2277.6317.0350.0379.0405.4429.3451.8472.5钢尺的误差inst钢卷尺的误差六数处0

)00

=

30.02

96.1mm)277.630.0151.5mm1)350.0mm220同理可得：mmhhmm35303.2mmh325.7hmm6代入公式（可得：1

96.1

2

634.9nm2

2323190.9

同理可求得：

3

628.0630.0nm5nm631.2630.4nm678

的平均值：1n634.9627.4627.1628.0630.0630.0631.2nmn8i对

求不确定度：对于

5

来说，L都是单次测量量，因此不确定度为0

倍的仪器误差

则：/

2L2hh4=2L2hh4=hLhL/2//rU0.5mmL

inst0.1

0

22Lh0

96.12322323.02

0.5322323

0.1

3252.9.02

=

0.1(

的相对不确定度：100%七实结表：八实心：这是自己第一次接触到此类设计性的实验，一改往常对照书本加老师苦口婆心的解说与介绍，此次试验要求自己综合以往所学知识依照实验要求自行设计并进行实验操作，觉得这次实验任务是挺有挑战性的。通过后来的查阅资料与思考，最终设计并完成了实验操作与一系列的数据处理。这次试验，使我对光的干涉、衍射等关于光