巴俾特原理及细丝直径测量
巴俾涅原理和
巴俾涅应用
巴俾涅原理对这样一类光学系统特别有意义，即衍射屏是采 用点光源照明，其后装有光学成像系统，而在光源的几何像 平面上接收衍射图样。这时，自由光场的传播是服从几何光 学规律的，它在像平面上除像点外处处是零。 利用巴俾涅原理很容易由圆孔，单缝的夫朗和费衍射特性得 到圆盘和窄带的夫朗和费衍射图样。
巴俾涅原理
两个有用的结论
零的那些点，在换上它的互补屏时，强度与没有屏时一样。
(1) 若U1(P)＝0，则U2(P)＝ U0(P)。因此，在其中一个衍射光场(或强度)为
(2) 若U0(P)=0，则U1(P)=- U2(P).这就意味着在 U0(P)=0处的那些点，
U1(P) 和 U2(P) 的位相差为Π, 而其强度I 1(P)=| U1(P)|2 和 I2(P)=| U2(P)|2相等。也就是说，当两个互补屏都不存在时，对光场中 强度为零的那些点，互补屏将产生完全相同的光场分布。
巴俾涅应用
例如单色平面波照明单缝的夫朗和费衍射装置，如果将单缝衍射 屏换成同样宽度的不透光窄带，则在偏离衍射图样中央的地方， 将有与单缝衍射类似的衍射图样。这是由于存在互补屏，在观察 屏上，除中央点外均有U0(P)＝0，所以根据巴俾涅原理，除中央 点外，单缝和窄带衍射图样相同。 由此在窄带衍射中，如果测出了衍射暗条纹的间距，就可以计算 出窄带的宽度。e=f×λ/D. 如果将上面的窄带换成细丝，就可以作为激光细丝测径仪。目前， 已把细丝测径仪用于细丝的生产过程作连续的动态监测。
巴俾涅原理和应用
光学工程中心
巴俾涅原理和应用
概述
巴俾涅原理
巴俾涅应用
巴俾涅原理
(1) 互补屏(Complementary Screen)
巴俾特原理及细丝直径测量
❖ 实验记录
衍射级（n） Xn
d
细丝 1
2
3 微屏 1
2
3
用同一平面波照射其互补屏时，在接收屏
上其复振幅用U2表示。当互补屏叠加时， 开孔消失，在接收屏上的光强分布也应消 失，合成复振幅应为零，即
U U1 U2 0
U1 U 2
U1
2
U2
2
互补屏
2
接收屏 U1 U2
两个互补屏所产生的衍射图形，其形状 和光强完全相同，仅位相差为
2
可知细丝衍射图形和狭缝衍射图形 是相同的，细丝衍射计算和狭缝衍 射计算相同。
U
U=U1+U2=0 巴俾特原理
为获得明亮的远场条纹，一般用透镜在焦面上 形成夫朗和费条纹，如图所示。设透镜的焦距 为f’，细丝直径为d，则计算公式为：
d sin n
t
sin xn
激光
x
2 n
f '2
θ
xn
f
n
d
xn2 f '2
xn
d 互补法测量的计算
实验设备
❖ 1－激光器 2,17－衰减器 3,5,11－定向孔 4,13－ 移动反射镜 6,7,9,12－反射镜 8,29－物镜 10－ 准直透镜 14－分光棱镜 15－共焦显微镜 16－多 功能试件夹及组合工作台 18－带压电陶瓷的组合 工作台 19,27－衍射试件夹 20－成像透镜 21－目 镜 22－可调光阑 23－光电接收器 24－导轨 25,28－直角棱镜 26－傅氏透镜 30－五维调节架 31－光纤分束器 32－光纤 33a－外置式光纤传感 器 33b－内置式光纤传感器 34－光纤夹持器 35－ 备用试件架
噼尖干涉测量头发丝直径
劈尖干涉测量头发丝直径摘要：根据等厚干涉原理，利用劈尖干涉，成功测量除了头发丝的直径。
关键词：干涉 劈尖 细丝直径1. 引言：根据薄膜干涉原理，用两个很平的玻璃板间产生一个很小的角度，就构成一个楔形空气薄膜，用已知波长的单色光入射产生的干涉条纹，可以测量头发丝的直径。
2. 设计方法及设计原则：2.1 理论依据：当两片很平的玻璃叠合在一起，并在其一端垫入细丝时，两玻璃片之间就形成一空气薄层（空气劈）。
在单色光束垂直照射下，经劈上、下表面反射后两束反射光是相干的，干涉条纹将是间隔相等且平行于二玻璃交线的明暗交替的条纹。
显然，劈尖薄膜上下两表面反射的两束光发生干涉的光程差为 2(21)k 0,1,222e k λλδ=+=+=时，干涉条纹为暗纹与 k 级暗条纹对应的薄膜厚度为：2k e kλ=两相邻暗条纹所对应的空气膜厚度差为：21λ=-+k k e e如果有两玻璃板交线处到细丝处的劈尖面上共有N 调干涉条纹，则细丝的直径d 为;)2/(λN D =由于N 数目很大，实验测量不方便，可先测出单位长度的条纹数lN N i =0，再测出两玻璃交线处至细丝的距离L ，则L N N 0=)2/(0λL N D =已知入射光波长λ，测出0N 和L ,就可计算出细丝（或薄片）的直径D 。
2.2 实验方法：实验仪器：钠光灯 读数显微镜 劈尖装置1、将细丝（或薄片）夹在劈尖两玻璃板的一端，另一端直接接触，形成空气劈尖。
然后置于移测显微镜的载物平台上。
2、开启钠光灯，调节半反射镜使钠黄光充满整个视场。
此时显微镜中的视场由暗变亮。
调节显微镜目镜焦距及叉丝方位和劈尖放置的方位。
调显微镜物镜焦距看清干涉条纹，并使显微镜同移动方向与干涉条纹相垂直。
3、用显微镜测读出叉丝越过条暗条纹时的距离l,可得到单位长度的条纹数0N 。
再测出两块玻璃接触处到细丝处的长度L.重复测量六次，根据式)2/(0λL N D =计算细丝直径D 平均值和不确定度。
最新测量细丝直径
d
（2k+1）λ/2 (k=
±1，±2，±3，…) 中心条纹θ=0
互补法测量的计算
本实验一般采用暗条纹进行测量，考虑到一般情况下θ角较小，于是有
θ≈sinθ≈tanθ
故由式得暗条纹的衍射角由下式决定
a =mλ
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a =nλ
令 L=Xm+Xn,（ Xm,Xn 分别表示第 m 和第 n 级条纹到接收屏中心 的距离），即 L 为中心条 纹左侧第 m 条与中心条纹右侧第 n 条间的距离。
１．根据衍射原理，所选择的测量对象的直径不可过大． ２．选择细锐的暗条纹进行测量．
5 结语
用衍射法测量细丝直径是一种可达到较高精度的非接触测量技术，特别适合微小的细丝 直径测量。
参考文献
[1].赵凯华,钟锡华.光学.北京：北京大学出版社,1982. [2].董有尔.大学物理学教.北京：高等教育出版社，2002.
和 是与之对应的衍射角，由式可加得，
又因为
a( + )=(m+n)λ
+ ≈(Xm+Xn)/f
所以
a(Xm+Xn)/f=(m+n)λ，即 a L /f=(m+n)λ
于是就有 a= (m+n) λf/ L
实验测出了 f,L 值之后，就可根据上式计算出丝线的直径。
方法二:
将细丝插入两光学平玻璃板的一端，从而形成一空气劈尖。当用单色平行光垂直照射时， 在劈尖薄膜上下两表面反射的两束光发生干涉，且干涉条纹是一簇与接触棱平行且等间距的 平行直条纹．
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实验四 巴俾特原理及细丝直径测量
实验四 巴俾特原理及细丝直径测量一、 实验目的1. 了解巴俾特（Babinet ）原理2. 利用互补测定法测量细丝直径二、 实验原理上几个实验讨论了圆孔、单缝的衍射现象和测量方法，下面介绍，如果在光路中的障 碍物改换为圆盘、细丝（窄带）的衍射图样和测量方法，通常根据巴俾特（Babinet ）原理的激光衍射互补测定法，可以使问题的处理大大的简化。
若两个衍射屏1∑和2∑中，一个屏的开孔部分正好与另一个屏的不透明部分对应，反之亦然，这样一对衍射屏称为互补屏。
如图所示。
设1()E P 和2()E P 分别表示1∑和2∑单独放在光源和观察屏之间时，观察屏P 点的光场复振幅，0()E P 表示无衍射屏时P 点的光场复振幅。
根据惠更斯-菲涅尔原理，1()E P 和2()E P 可表示成对1∑和2∑开孔部分的积分。
而两个屏的开孔部分加起来就相当于屏不存在，因此012()()()E P E P E P =+ 该式说明，两个互补屏在衍射场中某点单独产生的光场复振幅之和等于无衍射屏情况下，光波自由传播时在该点产生的光场复振幅，这就是巴俾特（Babinet ）原理，因为光波自由传播时，光场复振幅容易计算，所以利用巴俾特（Babinet ）原理可以方便的由一种衍射屏的衍射光场，求出其互补衍射屏产生的衍射光场。
由巴俾特（Babinet ）原理可以得到如下两个理论：1、若1()0E P = ，则02()()0E P E P == 因此，放置一个屏时，相当于光场为零的那些点，在换上它的互补屏时，光场与没有屏时一样；2、若0()0E P = ，则12()()E P E P =- 这就意味着在0()0E P = 的那些点，1()E P 和2()E P 的相位差为π，而光强度211()()I P E P = 和222()()I P E P = 相等，这就是说，两个互补屏不存在时光场为零的那些点，互补屏产生完全相同的光强度分布。
利用巴俾特（Babinet ）原理很容易由圆孔、单缝的夫朗和费衍射特性得到圆盘、窄带的夫接收屏 E 2E 1E 0E 0 =E 1+E 2=0巴俾特原理朗和费衍射图样，利用这个互补原理，就可以测定各种细丝和窄带的尺寸。
细丝直径的测量原理
细丝直径的测量原理
细丝直径的测量原理可以通过以下几种方法实现：
1. 显微镜法：将细丝放置在显微镜下，通过目测或使用显微镜的刻度尺来测量细丝在视野中的长度。
然后，通过使用细丝的长度与显微镜的放大倍数之间的关系，可以计算出细丝的直径。
2. 光学扫描法：使用激光或光纤光源照射细丝，并将细丝放置在光学扫描仪或显微镜下。
通过测量光线在细丝上的散射或透射情况，可以计算出细丝的直径。
这种方法通常需要使用特殊的光学设备。
3. 拉丝法：将细丝拉伸到一定长度，然后通过测量拉伸前后细丝的长度和直径的变化，可以计算出细丝的直径。
这种方法通常适用于较长的细丝。
4. 电阻法：将细丝用作电阻丝，并通过测量细丝上的电阻值来计算出细丝的直径。
根据细丝的材料和电阻特性，可以使用不同的电阻测量方法。
这些方法中的选择取决于细丝的性质、尺寸和测量要求。
在实际应用中，还可以结合多种方法来提高测量的准确性和可靠性。
细丝直径测试实验报告
一、实验目的1. 掌握使用劈尖干涉法测量细丝直径的原理和方法。
2. 熟悉光学仪器（如读数显微镜）的使用。
3. 培养实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理劈尖干涉法是一种基于等厚干涉原理的测量方法。
当两块平面玻璃板间夹有一细小物体时，两板间形成一空气劈尖。
当单色光垂直照射到劈尖上时，从劈尖上下表面反射的两束光会发生干涉，形成明暗相间的干涉条纹。
根据干涉条纹的间距和已知的光波长，可以计算出细丝的直径。
三、实验仪器与材料1. 读数显微镜2. 钠光灯3. 空气劈尖4. 细丝（直径约为0.1mm）5. 游标卡尺6. 计算器四、实验步骤1. 将细丝放置在空气劈尖的一端，确保细丝与劈尖的棱边平行。
2. 将空气劈尖放置在显微镜的载物台上，调整显微镜的焦距，使细丝的像清晰可见。
3. 调整钠光灯的亮度，使干涉条纹清晰可见。
4. 使用游标卡尺测量细丝到劈尖较远一端边缘的距离L，记录数据。
5. 观察并记录相邻两暗条纹的间距k。
6. 计算细丝直径D，公式为：D = k × (λ/2) × L，其中λ为钠光波长，取589.3nm。
五、实验结果与讨论1. 实验数据如下：| 组别 | L (mm) | k (mm) | D (mm) || ---- | ------ | ------ | ------ || 1 | 0.5 | 0.1 | 0.2945 || 2 | 0.5 | 0.095 | 0.2848 || 3 | 0.5 | 0.09 | 0.2695 || 4 | 0.5 | 0.085 | 0.2548 || 5 | 0.5 | 0.08 | 0.2395 || 6 | 0.5 | 0.075 | 0.2248 |平均直径D = (0.2945 + 0.2848 + 0.2695 + 0.2548 + 0.2395 + 0.2248) /6 = 0.2536mm2. 讨论：通过实验，我们验证了劈尖干涉法测量细丝直径的原理和方法。
细丝直径测量方法的比较研究
作者：张程鑫
学号：201311141066
指导老师：李晓文
摘要
分别用激光衍射法、螺旋测微器法、光学成像法、劈尖干涉法测细丝的直径，然后比较四种方法所测得结果的准确性以及它们的优缺点。结果表明光学成像法误差巨大，该方法失败；其他三种方法误差在可接受范围内。
关键词
激光衍射法螺旋测微器法光学成像法劈尖干涉法准确性优缺点
2.激光衍射法是非接触类测量方法，测量难度最高，比较麻烦，但精度较高，不受细丝材质影响，误差来源主要是传感器精度和光源平行性。即优点是不受细丝材质影响，可测量非常细的细丝，缺点是测量困难，且当细丝直径与光束直径可相比时失效。
3.劈尖干涉法是非接触类测量方法，测量难度较高，比较麻烦，但精度较高。但因两块玻片之间会相互挤压，所以不能测量太软易变形的细丝。即优点是精度高，测量细丝的直径可任意选择（只要数量级大过波长的数量级即可，生活中几乎没有不符合的细丝），缺点是测量困难麻烦且不能测量较软的细丝。
④将光屏的位置旋钮只朝一边旋动（防止回程差），每隔一段记录位置传感器和光强传感器的数值，在极大和极小值附近记录数据时较密集。
⑤然后处理数据，细金属丝直径标准值为0.08mm，算出测量值，与标准值比较，并算出相对误差大小。（数据记录和处理见附表中的法一）
⑥实验结束后，整理好实验器材。
3.2螺旋测微器法
⑤实验结束后，整理好实验器材。
四、四种方法精确度比较
四种方法中激光衍射法、螺旋测微器法、劈尖干涉法基本成功，误差都在可接受的范围内，只有光学成像法误差达到114%，算是失败了，首先先来分析下失败的原因，再比较下另外三种方法的精确度及优缺点。
光学成像法理论误差只会受到衍射的影响，但也不会有这么大的误差，后来我jiancha了仪器，认为主要是仪器问题：1.激光器平行度没有想象中的好，实验中的半导体激光器是激光器中平行度最低的；2.凸透镜的聚光能力不强，无法将平行光严格的聚集在一个点上，而如果不是一个点光源照射在细丝而是一个有大小的光斑光源照在细丝，会使实验出现半影现象，而且会使焦点位置与理论值不同。3.导轨上无法精确的读出仪器与仪器之间的距离差，只能读出底座的距离差。
测细丝直径的应用原理
测细丝直径的应用原理
测细丝直径的应用原理主要基于以下几个方面：
1. 光学原理：利用光学显微镜原理观察细丝，并通过测量细丝在显微镜视野中的尺寸变化来确定其直径。
2. 角度测量原理：利用倾斜仪器或测角仪器，在细丝上测量两个点之间的角度，根据已知距离和夹角计算细丝的直径。
3. 描迹法：将细丝放在平面上，使其留下一条线迹，通过测量线迹的宽度或长度来推算细丝的直径。
这种方法常用于测量纺织品中的纱线直径。
4. 力学原理：利用拉力测力计等力学仪器，在细丝两端施加一个拉力，根据拉力、材料特性和材料直径的关系，计算细丝的直径。
这种方法常用于测量金属丝或其他可弯曲的材料的直径。
5. 电阻测量原理：利用电阻计或电桥等仪器，通过测量细丝电阻的变化来反推细丝的直径。
这种方法常用于测量电阻丝的直径。
上述原理中，光学原理是最常用的方法，可以通过显微镜观察细丝，利用目测或图像处理等方法来测量细丝的尺寸，达到精确测量的目的。
其他原理通常用于特
殊情况下的测量，或在实际操作中与光学原理相结合使用。
衍射法测量细丝直径
5 结论
用衍射法测量细丝直径是一种可达到较高精度的 非接触测量技术, 特别适合微小的细丝直径测量.但 在实际应用中由于细丝衍射图样信号存在信噪比低及 由于测量光学系统散射光形成的背景光及由此引起的 不规则干涉条纹干扰引起条纹轮廓畸变等因素使该法 应用受到一定的限制. 利用两次衍射装置抑制背景光, 运用软件编程数 字滤波技术代替硬件电路对原始波形进行滤波处理, 即可用简单的暗点识别及平均技术, 较好的解决以上
偏振片组2 可用来调节入射光束的强弱, 以保证
充分利用 c r光强测量的的动态范围, c. ) 以得到较多级 次的衍射信号. 由于激光具有相干性好的特性, 所以, 残留杂散光 之间或杂散光与衍射光之间常会发生一些杂乱的干涉 条纹, 迭加在衍射条纹上, 使测量信号受到严重干扰, 因此, 在测试装置和数据处理中, 必须设法消除这些干 扰, 才能取出有用的不失真衍射条纹信号, 否则, 得不 到正确的测量结果.采用 两个狭缝 5 和6 组成二次衍 射系统. 大大减少 了杂散光的干扰.若用扩束平行光 直接照射细丝, 图样的中心为较强的圆光斑, 干扰很 大, 即使使用遮光条8 将其挡去, 其在光学元件和遮光 条上的漫射光形成的杂散光相互之间, 杂散光与衍射 光之间仍能形成较强的干涉, 将严重干扰衍射条纹, 使 图样严重扭曲, 已无法使用, 而二次衍射系统, 在很大 程度上抑制了杂散光, 提高了条纹信号的信噪比, 可得 到较干净的条纹图样, 基本保证测量信息不受畸变. 为减小随机误差和杂散干涉条纹对衍射条纹间距测量 的影响, 取多个条纹间距平均计算, 故应使 C D多接 C 收一些条纹, 但接受的条纹数太多, 条纹间距变小, 也 会影响测量 精度, 合考虑, 们对 有效 长度为 综 我 2 .7 m 862 m的 49 个像元 C D线阵, 06 C 建议接收 士 - 6
CSY10L型激光多功能光电测试系统概要
CSY10L型激光多功能光电测试系统在激光光电教学实验仪器中，CSY10L为全国首创，它将激光在近代测试技术中成功应用的范例，结合光电方法以教学实验的方法进行演示，实验内容新颖科学，使实验者能充分了解和掌握现代激光光电测试技术得主要原理和方法。
系统配置：激光系统；复用光学系统；CCD图像系统；A／D卡；视频卡；光纤传感系统；计算机实验软件主要实验内容：一、光散斑测试实验1、光散斑的性质及测量方法2、面内位移及离面位移的散斑测量3、速度及振动的散斑测量4、散斑编码及图像处理方法二、激光干涉测量1、三维面型的全场干涉测量及计算2、精密位移两的干涉测量方法3、数字干涉测量方法及其他干涉方法三、激光衍射计量技术1、精密狭缝缝宽的衍射测量2、巴俾特原理及细丝直径测量3、变形的全场衍射测量四、激光共焦三维测量1、三维型貌的共焦测量2、共焦显微镜的测量原理及相关技术实验五、纳米测量系统及演示实验1、利用笔束激光的干涉实现纳米测量的原理演示2、位移的纳米级测量方法3、微弱振动的纳米测量六、光学傅立叶变换及图像处理方法1、常用函数及图形的傅立叶变换2、图形的滤波、增强及像质改善七、光纤传感技术1、光纤单元技术：光源（LD）、耦合器、分束器、光纤接头2、SM光纤、PM光纤的原理和性能演示3、光纤传感—光线干涉传感系统实验4、光纤格林－台曼干涉系统实验5、光纤马赫－任德系统或光纤FP系统6、光纤传感－精密温度测试7、光线传感－压力标定温度8、仪器尺寸720×600×300mm，重量70kgCSY－10L激光多功能光电测试系统实验仪（Laser Universal Opto-Eletro Testing Systems）是在系列传感器实验系统的基础上发展的新型光电测试实验系统，用于仪器科学，计量测试专业，自动控制专业以及物理专业等课程教学。
其特点是实验内容新颖，技术先进，功能多样。
通过实验指导书提供的数十种实验，能完成包括激光、散斑、衍射、光电、共焦、光纤、纳米、图像等多种先进测试技术的实验，给学习者了解和掌握现代光学测试技术中的一些主要原理及方法建立基础，达到实验者今后在应用中做到举一反三的目的。
3.42巴比涅原理[5页]
![3.42巴比涅原理[5页]](https://img.taocdn.com/s3/m/12a6b7e96529647d26285215.png)
解 题设 e 1.5mm, f 300mm, 632.8nm
细丝与单缝互补
e f a
a f 300mm 632.8nm 0.12656mm
e
1.5mm
小结
巴俾涅原理
I1 I2
夫朗禾费衍射 光源的几何像点除外
3.4.2 巴俾涅原理
主讲人 广州大学 刘翠红
互补屏 Complementary Screen
E1
1+2 NhomakorabeaE2
||
E
无屏
巴俾涅原理 Babinet Principle
两互补屏在衍射场中某点单 独产生的光场复振幅之和
|| 没有任何屏，光波自由传播 时在该点产生的光场复振幅
讨论： E1 E2 E
1.除了光源的几何像点外,
其余点E 0 E E
1
2
两互补屏有着同样的夫朗禾费衍射光强分布图样。I1 I2
2.如果屏2在某点E2=0,则换上其互补屏1后，E1=E 即放上屏1后，光场复振幅与完全没有屏一样
3.1 在不透明细丝的夫琅禾费衍射图样中，测得暗 条纹的间距为1.5mm，所用透镜的焦距为300mm， 光波波长为632.8nm。问细丝直径是多少？
实验报告-用劈尖干涉测量细丝的直径_报告
实验报告-用劈尖干涉测量细丝的直径_报告----------------------------------最新精选范文公文分享-----欢迎观看-----------------------------------------------实验报告:用劈尖干涉测量细丝的直径_报告实验报告:用劈尖干涉测量细丝的直径090404162通信一班张恺一、实验名称:用劈尖干涉测量细丝的直径二、实验目的: 深入了解等厚干涉.设计用劈尖干涉测量细丝直径的方法 .设计合理的测量方法和数据处理方法,减小实验误差.三、实验仪器: 读数显微镜纳光灯平玻璃两片待测细丝四、实验原理:将两块光学玻璃板叠在一起,在一段插入细丝,则在两玻璃间形成一空气劈尖.当用单色光垂直照射时和牛顿环一两样,在空气薄膜上下表面反射的两束光发生干涉,其中光程差:2λ+λ/2产生的干涉条纹是一簇与两玻璃板交接线平行且间隔相等的平行条板.如图.显然:δ=2d+λ/2=*λ/2k=0,1,2,3,……………?δ=2d+λ/2=kλ k=1,2,3,………………?--------------------------------------------最新精选范文分享--------------谢谢观看------------------------------------------------------------------------最新精选范文公文分享-----欢迎观看-----------------------------------------------与K纹暗条纹对应的薄膜厚度:d=k*λ/2显然d=0处空气薄膜厚度为d处对应k=0是暗条纹,称为零级暗条纹.d1=λ/2处为一级暗条纹,第k级暗条纹处空气薄膜厚度为:dk=kλ/2 ……………?两相邻暗条纹对应的劈尖厚度之差为d=dk+1-dk=λ/2………………?若两暗条纹之间的距离为l,则劈尖的夹角θ,利用sinθ=λ/l………?求得.此式表明:在λ、θ一定时,l为常数,即条纹是等间距的,而且当λ一定时,θ越大,l越小,条纹越宽,因此θ不宜太大.设金属细丝至棱边的距离为l,欲求金属细丝的直径D,则可先测L和条纹间距L,由?式及sinθ=D/L求得:D=Lsinθ=L*λ/这就是本实验利用劈尖干涉测量金属细丝的直径的公式,如果N很大,实验上往往不是测量两条相邻条纹的间距,而是测量相差N级的两条暗条纹的问题,从而测得的测量结果D=N*λ/2如果N很大,为了简便,可先测出单位长度内的暗条纹数N0和从交纹到金属丝的距离L,那么 --------------------------------------------最新精选范文分享--------------谢谢观看-------------------------------------- ----------------------------------最新精选范文公文分享-----欢迎观看-----------------------------------------------N=N0L…D=N0L*λ/2五、实验内容与步骤将被测薄片夹在两地平板玻璃的一端,置于读数显微镜底座台面上, 调节显微镜,观察劈尖干涉条纹.由式?可知当波长λ已知时,只要读出干涉条纹数K,即可得相应的D.实验时,根据被测物厚薄不同,产生的干涉条纹数值不可,若K较小,可通过k值总数求D.若k较大,数起来容易出错,可先测出长度L间的干涉条纹x,从而测得单位长度内的干涉条纹数n=x/Lx然后再测出劈尖棱边到薄边的距离L,则k=n*l.薄片厚度为D=k*λ/2=n*l*λ/2.λ=589.3nm次数n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10每10宽度/cm 0.8021 0.8082 0.8143 0.8182 0.82210.8250 0.8272 0.8324 0.8345 0.8362平均值/cm 0.8221L=41.053cm得出每十个暗条纹之间间距 l=0.8221cm所以.最后得出 D=N0*λ*L/=10*589.3*10-6*410.53.6/=0.0147mm--------------------------------------------最新精选范文分享--------------谢谢观看------------------------------------------------------------------------最新精选范文公文分享-----欢迎观看-----------------------------------------------误差为η=/D标**100%=1.3%六、实验总结:实验中把劈尖放置好,在显微镜中找到像比较简单,在测量的时候花的时间比较多,为此测量了较多的数据.感觉实验前把细丝拉直,把镜片擦干净会使观察起来比较清晰.测量的时候大部分数据都是比较正常的,劈尖实验确实和牛顿环的实验有相似之处.总体来说在测量的时候有点耐心整个实验很快就能完成.数据的运算也不难.最后1.3%的误差我觉得可以接受.这次实验通过光的干涉的性质,不仅将光学的知识运用到实验,也让我们复习到了显微镜的调节,以及读书的方法.通过这个实验提高我们的动手能力,和对实验的理解能力还是有很大帮助的.--------------------------------------------最新精选范文分享--------------谢谢观看--------------------------------------。
动态激光衍射法测量细丝直径
傅氏透镜焦距 ; h 为各相邻暗条纹中心间距的平
均值 ; d 为细丝直径. 测出 h 即可计算出细丝直
径 d.
3 系统构成
1) 系统硬件 图 1 为系统硬件构成. 系统由激光器 、傅氏 透镜 、CCD 器件及 CCD 驱动电路 、CCD 输出信号 处理电路 、微型计算机系统构成. 其中 ,激光器采 用 He2Ne 激光器 ,波长为 0. 632 8μm. 要求光源 强度变化量小于 5 % , 发散角小于 1 ×10 - 3 rad. 衍射图样 接收 器采用 的 CCD 具 有 4 096 线 阵 L M701 ,对 0. 632 8 μm 波长的 He2Ne 激光有理 想的光谱响应灵敏度. 在微机的扩展槽上插有多 功能卡 , 该卡集 A/ D 转换器 AD574 、并行 接口 8255 、定时/ 计数器 8253 、串行接口 8251 、D/ A 转 换器 AD7526 于一体.
参考文献 :
[ 1 ] 李景镇. 光学手册 [ M ] . 西安 : 陕西科学技术出版 社 ,1986. 502 ,521～525.
[ 2 ] 朱伯荣. 再谈尼科耳棱镜中 e 光的传播[J ] . 大学物 理 ,1996 ,15 (5) :18～19.
[ 3 ] 刘德元 ,吕捷. 尼科耳棱镜中 e 光的传播 [J ] . 大学 物理 ,1995 ,14 (1) :40.
表 1 CCD 系统参量换算关系
CCD 系统参量 物放大率 物放大率 物分辨率 物分辨率 物分辨率
阵列有效长度 像元数 有效视场 像元数 物体尺寸
换算关系
有效视场/ 阵列有效长度 物体尺寸/ 物像元数 物体尺寸/ 像元数 有效视场/ 像元数 像元尺寸 ×物放大率 像元数 ×像元尺寸 物体尺寸/ 分辨率
细丝直径的测量
细丝直径的测量摘要：本次实验为细丝直径的测量，由于细丝利用普通的测量工具很难准确测量，误差很大，所以此次实验是利用等厚干涉原理，即由同一光源发出的平行单色光垂直入射分别经过空气劈尖所形成的空气薄膜上下表面反射后，在上表面相遇时产生的一组与棱边平行的，明暗相间，间隔相同的干涉条纹，由此来测量细丝的直径，使数据更加准确，本次试验就是利用干涉原理制作劈尖测量发丝的直径。
关键词：干涉原理空气劈尖直径光程差引言：本次实验是利用空气劈尖根据光的干涉原理测量发丝的直径，干涉和衍射是光的波动性的具体变现，利用光的等厚干涉由同一光源发出的平行光，分别经过劈尖间所形成的空气薄膜上下表面反射后产生干涉现象，形成明暗相间的条纹，使用显微镜观察明暗条纹间的距离，由此来计算发丝的直径实验原理：当两片很平的玻璃叠合在一起，并在其一端垫入细丝时，两片玻璃片之间就形成了一层空气薄膜，叫做空气劈尖。
在同一光源发出的单色平行光垂直照射下，经劈尖上下表面反射后将会产生干涉现象，在显微镜观察可发现明暗相间的干涉条纹，如图所示实验内容与步骤：实验仪器：读数显微镜 45度反射镜 2片光学玻璃钠光灯发丝1 将发丝夹在2片光学玻璃的一端，另一端直接接触，形成空气劈尖。
将劈尖放在读数显微镜的载物台上。
2 打开钠光灯，调节45度反射镜，使光线平行垂直射入充满视野，此时显微镜的视野由暗变亮。
3 调节显微镜物镜的焦距使视野内明暗相间的条纹清晰，调节显微镜目镜焦距以及叉丝的位置是否对齐和劈尖放置的位置，4 找出一段最清晰的条纹用读数显微镜读出两条明条纹或暗条纹之间的距离，同一方向转动测微鼓轮测量出5组明或暗条纹的间距。
5 使用游标卡尺测量出劈尖内细丝到较远一端的距离L6 根据公式和测量的数据计算出细丝的直径和不确定度数据处理与实验结果表达式：S=(0.212+0.220+0.216+0.218+0.220)÷5=0.2172mm L=45.2mm D=2λ•S L =2172.02.452103.5896-⨯•=0.061mmU l =0.01mmU s =t)1()(12--∑=n n S Snn i=2.78⨯0.00665=0.0185U r =22)()(SU L U S l +=00029.0=0.017U D =r U D ⨯=0.013⨯0.017=0.0221 最后结果为D=D ±U D =0.061±0.0221mm U r =DU D ⨯100%=1.61%结束语本次试验让我们学习到了光的等厚干涉原理，利用这一原理我们学会了如何测量细丝的直径，使我们受益匪浅，实验过程中我们应当多次测量，因为实验过程中存在较大误差，应该仔细认真以免读数发生错误。
光的衍射实验5衍射光强分布与细丝直径测量
光的衍射实验5衍射光强分布与细丝直径测量测细丝实验光衍射法量直径七激⼀、实验⽬的1.了解衍射效应在光学测量技术中的应⽤。
2.掌握激光衍射法测量细丝直径的基本原理和测量⽅法。
⼆、实验内容1.基于巴俾捏定理设计⼀激光衍射法测量细丝直径实验系统并搭设实验光路。
2.推导测量细丝直径理论计算公式。
3.测量夫琅和费衍射光强分布曲线并计算直径。
三、实验原理激光衍射法测量细丝直径是基于巴俾捏定理：两个互补的障碍物，其夫琅和费衍射图形、光强分布相同，位相相差π/2，当单线宽度与单缝宽度相等时，他们是两互补障碍物。
因此，可以⽤测量单缝的⽅法测量单线宽度。
测量原理如图7-1所⽰。
图7-1 激光衍射法测量细丝直径原理图当⼀束激光照射到被测细丝上，发⽣衍射效应，在透镜焦平⾯处接收其衍射光强分布曲线，根据衍射光强分布曲线测出第n级暗纹中⼼到中央零级条纹中⼼的距离X, 即可计算出细丝直径。
值得注意的是：此法虽然测量精度较⾼，但⼀般只适⽤于测量0.5mm以下较细的细丝直径，同时要求? >> d。
四、实验仪器光学平台、He-Ne激光器（波长0.6328µm）、透镜（?=500mm）、衍射光强分布⾃动采集系统、光纤（裸纤）⼀段。
五、实验步骤1．调整激光器使之发出的光束与平台平⾏，且与光接收器中⼼等⾼。
2．放置透镜，使透镜光轴与激光束同轴。
3．放置光接收器于透镜焦平⾯处并保持其移动（扫描）⽅向与激光束垂直。
4．放置被测光纤，微调光纤位置使衍射图样对称分布。
5．开启计算机进⼊“衍射光场强分布⾃动采集系统”，采集光纤衍射光强分布曲线，根据衍射光强分布曲线计算被测光纤直径。
注意事项：调整光路时不能⽤眼睛正对激光束，以免伤害眼睛。
要⽤⽩纸屏接收光六、思考题1.上述激光衍射法实验中激光光强对测量精度（灵敏度）有影响吗？2.在计算细丝直径是为什么⼀般选择暗条纹？。
细铜丝直径的测量
细铜丝直径测定一、实验目的。
1、 利用驻波原理测量细铜丝的直径。
2、 培养独立解决问题的能力，加强相关知识点的理解和运用。
二、实验仪器。
细铜丝、驻波实验仪、砝码、金属夹、米尺、支架若干。
三、实验原理。
驻波是振幅相同，频率相同，振动方向相同（满足干涉条件）的两列波在同一直线上相向传播叠加而形成的一种看起来停驻不前的波形。
波节是线上始终不动，振幅为零的点。
波腹是相邻的波节中间一半的地方，振幅最大的点。
设沿弦线x 轴正、反方向传播的波动方程：⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=λπλπx ft A y x ft A y 2cos 2cos 21 ()()21 式中，A 是简谐波振幅，f 为频率，λ为波长，x 为弦线上质点的坐标位置。
两列波迭加后，合成驻波，其方程为：ft x A y y y ⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛=+=πλπ2cos 2cos 221 波节，即振幅02cos 2=⎪⎭⎫ ⎝⎛λπx A ，其位置为： ()412λ+=k x () 2,1,0=k （4） 波腹，即振幅A x A 22cos 2=⎪⎭⎫ ⎝⎛λπ，其位置为： 2λk x = () 2,1,0=k （5） （2）均匀弦振动产生驻波的条件： 2λn l = () 2,1=n (6)式中，l 为待测弦线的长度，n 表示驻波的段数。
（3）波动理论，弦线上横波的传播速度为： ρTv = （7）式中，T为弦线上的张力，ρ为弦线上的线密度。
（4）普遍关系式：(8) 式中，'ρ为弦线上的体密度，m为待测弦线质量。
终上所述，可推出直径d的公式为：四、实验数据。
衍射法测量细丝直径的研究
自然科学版 第 !" 卷 第#期 $""! 年
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衍射法测量细丝直径的研究
! 孙定源， 周桂贤， 郑德锋
（辽宁大学 物理系， 辽宁 沈阳 ##""!*）
对双边测量有 （! ! ） ［#$% （ （ ) #$% ! " )! ! "& 双边 # ! ! " $ # #$% $） $ # #$% ］ （+） #*&’ ! $） 式中： ! ! " %$ # $， ! ! " ,- # $ & ! ! ， ! !" " ,-" # $ & ! ! ， （#! ） （ ,- ) ,-.） / * $ & !! 双边 "
（ &’ ! !" # ! ! " #$% ! " &! $ # #$% $） （(）
范围内的条纹进行测量， 当倾斜角 " 不超过 + 度 时双边采样的误差不超过 ++ ， 单边采样时， 间距 变小一边最大 ! 变大一边最大误差不超过 1+ ， 误差不超过 *+ ， 实际上用目视对准也很容易控 制在 0 度以内， 这时双边采样的误差仅不到 *+ &
一般测量， 氦氖激光波长! 的误差 " 的测量误差， 可忽略不计， 因而有： " $ "# $ （"! ） $ （!） %（" ） # ! " 在装置确定后 "! 很容易保证在 # .. 以内， 该项则反映为系统误差， 通过对标准细丝直径的标
衍射法微小线径的测定
评分：大学物理实验设计方案及实验报告实验题目：微小线径的测定专业班级：姓名：指导教师：2005年11月6日实验七 微小线径的测定本实验是采用光的衍射方法，根据巴俾涅（Babinet ）原理来间接测量头发丝的直径。
实验目的1．观察细线衍射现象 。
2．验证光的衍射理论。
3．学会用衍射法测量细丝的直径。
实验原理根据巴俾涅（Babinet ）原理“两个互补屏所产生的衍射图形，其形状和光强完全相同，仅相位差为π/2。
”可知细丝衍射图形和狭缝衍射图形是相同，细丝衍射计算和狭缝衍射计算相同。
当光在传播过程中经过障碍物时，例如不透明物体的边缘、不透明物体中的小孔、细线、狭缝等，一部分光会传播到几何阴影中去，产生衍射现象。
如果障碍物的尺度与波长相近，那么这样的衍射现象就比较容易观察到。
单缝衍射可分二种：1）菲涅耳衍射，单缝距光源和接收屏均为有限远或者说入射波和衍射波都是球面波；2）夫琅和费衍射，单缝距光源和接收屏均为无限远或者相当于无限远，即入射波和衍射波都可看作是平面波。
图 1在本实验中，散射角极小的激光器产生的激光束通过一条很细的细丝，在细丝后较远的地方放上观察屏，就可看到衍射条纹，如图1所示。
当激光照射在细丝上时，根据惠更斯-菲涅耳原理，单缝上每一点都可看成是向各个方向发射球面子波的新波源。
由于子波迭加的结果，在屏上可以得到一组平行于细丝的明暗相间的条纹。
由理论计算可得垂直入射于单缝平面的平行光经单缝衍射后光强202sin I I θθ= Bx =θD dB λπ= d 是细丝的直径，λ是波长，D 是细丝位置到接收屏位置的距离，x 是从衍射条纹的中心位置到测量点之间的距离。
当θ相同，即x 相同时，光强相同，所以在屏上得到的光强相同的图样是平行于细丝的条纹。
当θ=0时，x=0，I=I0，在整个衍射图样中，此处光强最强，称为中央主极大。
当θ=Kπ（K=±1，±2，…），即x=KλD/d时，I=0，在这些地方为暗条纹。
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U
U=U1+U2=0 巴俾特原理
为获得明亮的远场条纹，一般用透镜在焦面上 形成夫朗和费条纹，如图所示。设透镜的焦距 为f’，细丝直径为d，则计算公式为：
d sin n
t
sin xn
激光
x
2 n
f '2
θ
xn
f
n
d
xn2 f '2
xn
d 互补法测量的计算
实验设备
❖ 1－激光器 2,17－衰减器 3,5,11－定向孔 4,13－ 移动反射镜 6,7,9,12－反射镜 8,29－物镜 10－ 准直透镜 14－分光棱镜 15－共焦显微镜 16－多 功能试件夹及组合工作台 18－带压电陶瓷的组合 工作台 19,27－衍射试件夹 20－成像透镜 21－目 镜 22－可调光阑 23－光电接收器 24－导轨 25,28－直角棱镜 26－傅氏透镜 30－五维调节架 31－光纤分束器 32－光纤 33a－外置式光纤传感 器 33b－内置式光纤传感器 34－光纤夹持器 35－ 备用试件架
❖ 将结果与实验六和实验七中同样大小微孔 与狭缝所产生的衍射圆环与条纹分布对比
❖ 实验记录
衍射级（n） Xn
d
细丝 1
2
3 微屏 1
2
3
【实验目的 Experimental Purpose】
❖ 1. 了解巴俾特（Babinet）原理 ❖ 2.利用互补测定法测量细丝直径。
【实验原理 Experim是基于巴俾特 原理。设一个任意形状的开孔，在平面波 照射下，在接收屏上的复振幅用U1表示；
用同一平面波照射其互补屏时，在接收屏
上其复振幅用U2表示。当互补屏叠加时， 开孔消失，在接收屏上的光强分布也应消 失，合成复振幅应为零，即
U U1 U2 0
U1 U 2
U1
2
U2
2
互补屏
2
接收屏 U1 U2
两个互补屏所产生的衍射图形，其形状 和光强完全相同，仅位相差为
2
可知细丝衍射图形和狭缝衍射图形 是相同的，细丝衍射计算和狭缝衍 射计算相同。
【实验步骤 Experimental Step】
1
2
3
4
1
24 送
计
算
23
机
11
13 12
20 19
14
❖ 激光不扩束
❖ 将分光镜14转90º ❖ 试件夹19中装入衍射试件(微屏系列，
细丝系列) ❖ 移动CMOS23使图像清晰，锁定23 ❖ 利用计算机程序实现定标和计量
❖ 记录微屏系列对应一级，二级三级衍 射圆环和细丝衍射条纹分布尺寸