细铜丝直径测定-设计性实验1

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实验题目 细铜丝直径测定的设计性实验 实验时间
一、[实验目的]
1、 利用光的干涉和衍射、驻波或直流双臂电桥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、[实验内容] 测量细铜丝的直径 三、[实验仪器与用具]
He-Ne 激光器，细铜丝，米尺，支架若干。

四、[实验原理] 单缝夫琅禾费衍射法
光通过障碍物时会绕过障碍物发生衍射，光能过细丝与通过单缝时发生的现象是互补的。

如下图所示，用平行光射入狭缝时，在AB 两点在θ处会在P 点处产生光程差 δ＝AC=asin θ,
1、当λλ
θδk k
a BC ±=±===2
2sin ，k =1，2，…… （*） 在P 点处的总光强为零，
观察屏上P 点为单缝衍射光强暗条纹的中心，
2、当2
)
12(sin λ
θδ+±===k a BC ，k=1，2， …… 在P 点处的总光强为一个窄波带，
观察屏上P 点为单缝衍射光强的明条纹的中心，
3、当0=θ时，即AB 上所有次波的衍射光线都平等于L 的主光轴传播，在L 处的焦平
面上形成最大光强，对应条纹为中央条纹的中心。

如上图所示在光轴附近θ很小，所以L
x k =≈θθtan sin ，又由（*）式有k x L k d λ=(1)。

四、[实验步骤]
1.先调节激光源，使其在光屏上找到一个最亮最小的光点。

2放上铜丝，使细铜丝尽量对准激光光源的中心。

3．观察现象，测量相关数据。

五、[数据处理]
（一）
（二）
（三）
由图（一）、（二）可知道 光源位置cm L 42.10|8.3639.404||
9.4048.497|1
101=-⨯-+
=
光屏位置cm L 93.142|0.4930.414||
0.4935.577|1
1421=-⨯-+
=
所以cm L L L 51.132|42.1093.142||12|=-=-=
由图（三）所示可知单位坐标长度m c 41089.1|
)7.127(7.180|1
-⨯=---=
，又由式（1）
可得k
k x c L
k d ∆=λ,其中nm 8.632=λ。

k
-3 -2 -1 0（亮纹） 1
2
3
各点坐标k x
-51.9
-26.2
-0.9
24.7
50.3
76.9
103.6
与零纹亮纹坐标差
k x ∆
-76.6 -50.9 -25.6 25.6 52.2 78.9
k
k x c L
k d ∆=
λ（cm ） 0.0174 0.0174 0.0173 0.0173 0.0170 0.0169
6
3
3∑=≠-==
k k k k
d
d （cm ）
0.0173。