激光衍射测量金属细丝的直径
激光衍射法测量细丝直径的研究
h h
对于 He-Ne 激光器,
<
10- 6,
可以忽略不计。
f f
为系统误差, 在实际测量过程中,
可以通过引用标准细丝对系统进行校准, 从而消除该系统误差。总之, 对细丝直径进行
测量的误差,
最终取决于
h h
。h 的测量误差最大为 5 个光敏元,
即
h= 7
m×5=
35 m, K = 2, S0= 7 m, N = 756
·利用软件法 其原理和硬件法一致, 只不过 h 的测定是通过接口板上的 A / D
转换器将 CCD 输出衍射图象的模拟信号, 并用程序产生一个虚拟的切割电平来实现的。 本文研制的细丝测试系统采用软件法实现 h 值的测定。
2. 3 系统测量精度分析
根据误差理论, 对于式 ( 1) 有
d d
=
+
f f
+
笔者在 Win95 平台上, 利用 Visual C+ + Fo r Window s 软件的可视化、模块化、图
第4期
石文孝, 等: 激光衍射法测量细丝直径的研究
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激
钢丝
光
器
透镜
激光光源
驱动电路 CC D
CCD输出信号 处理电路
数据长度输入
上下限预置 微
显 示器 机
声光报警器
模拟反馈口
光学系统
信号接收处理系统
1% 的测量。
2 激光衍射法测量系统
2. 1 激光衍射法测量细丝直径系统构成
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, 如图 3 所示。其中激光器采用 He-Ne 激光器, 波长为 0. 632 8 m 。要 求光源强度变化量小于 5% , 发散角小于 1 mr ad。衍射图样接收器采用 4 096 线阵L M 701 对 波长为 0. 632 8 m 的光波有峰值响应, 对 He-Ne 激光恰好有理想的光谱响应灵敏度。微机 系统采用联想 586, 并在扩展槽上插有一块多功能卡, 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。
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．
八年级数学全等三角形辅助线添加之截长补短 （全等三角形）拔高练习
3.6光学衍射法测定细丝直径
（一）比较单缝衍射和圆孔衍射图样的异同点 相同点都是明暗相间的条纹。不同点是圆孔衍射条纹为圆环形状，而单缝衍射条纹是直 线形状。 （二）衍射图样的形状与障碍物的形状的关系 光源选用激光笔，缝和孔的具体制作过程简述如下： 用刀片、缝衣针等工具在不透光的塑料卡片（如电话卡）上，分别刻制出不同宽度的缝 和不同大小、不同形状的孔。如图 1 所示卡片上制作宽度约为 2 mm 的缝 a 和宽度约为 0．5 mm 的缝 b；如图 2 所示卡片上制作直径约为 2 mm 的圆孔 c 和直径约为 1 mm 的圆孔 d；如图 3 所示卡片上制作线度都约为 1 mm 的正三角形孔 e、正方形体正多边形孔 g。
些点,互补屏产生完全相同的光强分布. 2 单缝夫琅和费衍射光强分布规律 在讨论单丝衍射之前先来讨论夫琅和费单缝衍射
夫琅和费单缝衍射要求光源和观察屏离缝都是无限远，如图 1 装置能实现这一要求。
L1
A
L2
S f1
a
φ
O
B
Xk
Pφ
图一
L
P
图中将单色光源置于透镜 L1 的前焦平面上，光束经 L1 后变成平行光，垂直照射于宽度为 a 的狭缝 AB 上，根据惠更斯-菲涅尔原理，狭缝上各点可以看成是新的波源，由这些点向各方 向发出球面次波，这些次波经透镜 L2 后，在其后焦平面的观察屏上，可看到一组明暗相间，
实验数据记录及处理
(单位：mm)
测量方法 测量项目
测量次数
衍射法测量细丝直径实验报告
衍射法测量细丝直径实验报告
实验目的：学习使用衍射法测量细丝直径。
实验器材：激光、透镜、细丝、刻度尺、旋转台、屏幕，直尺。
实验过程：
1.将激光束垂直入射到透镜上，利用透镜成像原理，可以在屏幕上得到明亮而清晰的光斑。
2.将细丝放置于激光束与透镜之间，并将细丝与激光束垂直，调整细丝的位置，使其在光斑中心。
3.旋转台旋转细丝，使光斑在屏幕上呈现出一系列明暗环形，称为菲涅尔衍射图案。
4.用直尺测量屏幕上菲涅尔衍射图案中一组明暗环的直径d。
5.根据直径d和激光波长λ之间的关系，求得细丝直径。
实验结果：利用衍射法测量，可得细丝直径d=0.05mm。
实验结论：衍射法能够较为准确地测量细丝的直径，并且该方法便于使用，实验过程简单。
衍射法测量细丝直径的研究
衍射法测量细丝直径的研究
衍射法是一种精密测量物体尺寸的方法，也可用于测量细丝直径。
该方法的原理是利用高能光线通过细丝时发生的衍射现象，来计算出细丝的直径。
实验时，需要将细丝置于光源和光屏之间，通过调整光源和光屏的位置，找到最佳的衍射条件。
然后测量出两个相邻衍射条纹之间的距离，用此距离和已知参数计算出细丝直径。
衍射法测量细丝直径的优点是精度高、非破坏性，对细丝的材料和形状没有限制。
但是也存在一些限制，比如光线的干扰和偏差会影响测量结果，需要进行光线矫正和精确测量。
总之，衍射法是一种可靠的测量细丝直径的方法，具有广泛的应用前景和研究价值。
3.6光学衍射法测定细丝直径
些点,互补屏产生完全相同的光强分布. 2 单缝夫琅和费衍射光强分布规律 在讨论单丝衍射之前先来讨论夫琅和费单缝衍射
夫琅和费单缝衍射要求光源和观察屏离缝都是无限远，如图 1 装置能实现这一要求。
L1
A
L2
S f1
a
φ
O
B
Xk
Pφ
图一
L
P
图中将单色光源置于透镜 L1 的前焦平面上，光束经 L1 后变成平行光，垂直照射于宽度为 a 的狭缝 AB 上，根据惠更斯-菲涅尔原理，狭缝上各点可以看成是新的波源，由这些点向各方 向发出球面次波，这些次波经透镜 L2 后，在其后焦平面的观察屏上，可看到一组明暗相间，
3.6 光学衍射法测定细丝直径
测量诸如金属细丝直径这样的细度，可以使用游标卡尺、螺旋测微计等较精密的机械工 具，也可以使用读数显微镜、工具显微镜、阿贝比长仪等精密光学仪器，还可以利用光的干 涉或衍射原理，借助光学仪器，对微小细度进行测量。利用光的干涉与衍射原理对微小细度 进行测量，其方法简单，直观性强，测量结果精度高，在高精度测量中更显示出其独特的作 用。 一、实验目的 1. 学会用衍射法测量微小尺寸. 2. 加深对光的衍射理论的理解. 二、实验仪器 He-Ne 激光器、读数显微镜、可调狭缝、待测金属细丝、光屏、透镜、卷尺、探头、光电流 放大器。 三、实验原理 1 根据巴比涅原理:两个互补屏在衍射场中某点单独产生的复振幅之和等于光波自由传播时 该点的复振幅.（本实验中即细丝直径与单缝宽度一样时，成为一对互补屏，产生相同的光 强分布） 即
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
用激光衍射法测量细丝直径
用激光衍射法测量细丝直径覃立平，赵子珍，莫玉香【摘要】摘要：文中对激光衍射测径法测量细丝直径提出了具体的实现方案，并与普通物理实验中的其他测量细丝直径方法—螺旋测微器法进行结果比对：用激光衍射法测量细丝的直径精度更高，前者为0.000 1mm，后者为0.001mm；在单缝衍射实验中，用衍射法测量细丝直径比测量狭缝的宽度对彰显“衍射法测量微小量”更直观。
【期刊名称】实验科学与技术【年(卷),期】2014(012)001【总页数】3【关键词】关键词：激光；衍射；细丝；直径·实验技术·光的衍射现象是光波动性的一个重要标志。
单缝衍射是指光波在传播过程中遇到障碍物时，当障碍物(小孔、狭缝、毛发、细针等)的线度与光的波长相差不多时，所发生的偏离直线传播的现象。
即光可绕过障碍物，传播到障碍物的几何阴影区域中，并在障碍物后的观察屏上呈现出光强的不均匀分布，通常称为衍射图样[1_2]。
光的衍射在近代科学技术中已获得了极其重要的应用。
但是，大学物理实验中的“单缝衍射实验”多数只针对单缝衍射的光强分布及单缝宽度的测量，较少涉及更具体、直观的应用。
本文就激光衍射测径法测量细丝直径提出了具体的实现方案。
1 实验原理及实验装置1.1 实验原理单缝衍射可分为两类：菲涅耳衍射、夫琅和费衍射。
在夫琅和费衍射中，入射到狭缝的光是平行光，传播到观察屏的也是平行光，即入射光和衍射光都是平行光;所以夫琅和费衍射是平行光的衍射，在实验中可以借助两个透镜来实现。
如图1所示，将波长为λ的单色光源S置于透镜L1的焦平面上，由光源发出经L1出射的平行光垂直照射在宽度为a的狭缝上。
当a很小时，根据惠更斯_菲涅耳原理，狭缝上每一点都可看成是发射子波的新波源。
由于子波叠加的结果，可以在透镜的焦面处的接收屏上看到一组平行于狭缝的明暗相间的衍射条纹。
中央是亮而宽的明条纹，在它两侧是较弱的明暗相间的条纹，中央明条纹宽度是两侧明条纹宽度的两倍[3_4]。
测细铜丝的直径的方法
测细铜丝的直径的方法
测量细铜丝直径的方法有多种，可以根据具体情况选择合适的方法。
以下是一些常见的测量方法：
1. 用千分尺或游标卡尺，这是最常见的测量细铜丝直径的方法之一。
使用千分尺或游标卡尺可以直接测量细铜丝的直径，确保测量仪器的精确度和准确性。
2. 光学显微镜测量，通过放大光学显微镜的镜头，可以清晰地观察细铜丝的直径，然后使用目镜上的刻度尺或者连接到显微镜的测量仪器来测量其直径。
3. 激光测量，利用激光测量仪器可以非常精确地测量细铜丝的直径，这种方法通常用于对直径要求非常严格的情况。
4. X射线衍射，对于特别细小的铜丝，可以使用X射线衍射技术来测量其直径，这种方法通常在科研实验室或者专业实验室中使用。
5. 电子显微镜测量，使用电子显微镜可以对细铜丝进行高分辨
率的测量，可以得到非常精确的直径数据。
在选择测量方法时，需要考虑到细铜丝的直径范围、精确度要求、实验条件等因素，以便选择最适合的测量方法。
另外，在进行测量时，需要注意操作规范，确保测量结果的准确性和可靠性。
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
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
利用光学衍射的方法测金属丝的直径
利用光学衍射的方法测金属的直径摘要：介绍了一种测量金属丝直径的理论方法—光学衍射测量法。
对于已给定的七根直径在(0.1－0.4 mm)范围内的金属丝，我们可以利用已有的实验装置对其进行了测量。
通过测量结果可以看出：多次重复使用这种方法所测量的结果误差不足1%，对于测量直径不同的金属丝所得的结果平均偏差不高于5%。
在做测量金属丝直径的实验中，通常使用得是价格便宜而且实验室必备的的光电二极管和激光器。
所有的实验装置和仪器在实验室中都能找到，测量起来也便于操作。
关键字：细金属丝、直径的测量、激光、光学衍射目录引言 .................................................. 错误！未定义书签。
1 探究衍射的背景 ...................................... 错误！未定义书签。
2 衍射法测细金属丝的直径的研究 ........................ 错误！未定义书签。
2.1衍射分类 ....................................... 错误！未定义书签。
2.2单缝夫朗和费衍射的实验光路 ..................... 错误！未定义书签。
3 测金属直径的实验过程 ................................ 错误！未定义书签。
3.1实验原理 ....................................... 错误！未定义书签。
3.2实验基本装置 ................................... 错误！未定义书签。
3.3金属丝直径的测量过程： ......................... 错误！未定义书签。
4 测量结论和误差分析 .................................. 错误！未定义书签。
小结 .................................................. 错误！未定义书签。
天津大学工程光学实验——激光衍射法测量细丝直径
专业：测控技术与仪器
年级：
成绩：
f
2x
632.8 109 60 102 0.095mm 2 2 103
故细丝的直径约为 0.095mm.
x f
图1 当一束激光照射到被测细丝上，发生衍射效应，在透镜焦距 f 处接收 其衍射光强分布图，由衍射光强分布图测出第 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 以下的细丝直径，同时要求 L>>d。 三、 实验内容与要求
测量原理如图1所示当一束激光照射到被测细丝上发生衍射效应在透镜焦距f处接收其衍射光强分布图由衍射光强分布图测出第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
天津大学本科生实验报告
课程名称：工程光学 实验四
一、 实验目的
姓名：
学号：
学院：精仪学院
实验内容
专业：测控技术与仪器
年级：
成绩：
激光衍射法测量细丝直径
1. 了解衍射效应在计量技术中的应用 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、 实验原理 激光衍射法测量细丝直径是基于巴俾捏原理：两个互补的障碍物，其夫 朗和费衍射图形、光强分布相同，位相相差π/2，因此，当细丝直径与狭缝 宽度相等时，他们是两互补障该物，可以用测量狭缝的方法测量细丝直径。 测量原理如图 1 所示
ห้องสมุดไป่ตู้
本实验方法对被测直径是 O.6mm 的细丝适用吗？ 答：不适用，此法虽精度高，但一般只适用于 0.5mm 以下的细丝直径测量，若直 径过宽会导致衍射暗纹距中央亮条纹过近以致难以辨别，或根本找不到暗纹，暗 纹级次难以分辨出，故 0.3mm 细丝不适用。 五、 数据处理 （暗条纹） ； sin
激光衍射法测量细丝线径的研究
激光衍射法测量细丝线径的研究
李彦明;魏晓丽
【期刊名称】《光学机械》
【年(卷),期】1992(000)005
【摘要】探讨了用激光衍射测量细线直径的方法。
提出了一种适用于在线测量不透明细线直径的新方法。
本方法的原理是基于取得激光衍射图上两相邻暗点之间的距离的光信息并加以处理。
应用了 CCD、单片机等先进技术,以取得准确、可靠及预定的测量。
【总页数】7页(P56-62)
【作者】李彦明;魏晓丽
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TN247
【相关文献】
1.用激光衍射法实现颗粒细度的测量技术 [J], 谭国锋
2.一种高精度钼丝线径测量仪 [J], 王可宁;王伟;张雄星
3.激光衍射法测定荧光增白剂OB-1粒径的研究 [J], 宋艳茹;黄玮;周远帆
4.激光衍射测量超细丝线径的研究 [J], 梁福平
5.利用激光衍射法测量细圆柱直径 [J], 田园;杨晓东
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利用激光衍射法测量细丝直径
利用激光衍射法测量细丝直径
梁小冲;王维果;郝彦军
【期刊名称】《实验技术与管理》
【年(卷),期】2016(033)008
【摘要】在利用激光衍射法测量细丝直径的实验中，根据夫琅禾费衍射理论和巴比涅互补原理，提出利用图像重合法求出单缝衍射的正负一级波谷的间距，由单缝衍射公式求出细丝的直径，通过实验结果验证了该方法的可行性。
【总页数】3页(P68-70)
【作者】梁小冲;王维果;郝彦军
【作者单位】四川大学物理科学与技术学院，四川成都 610064;四川大学物理科学与技术学院，四川成都 610064;四川大学物理科学与技术学院，四川成都610064
【正文语种】中文
【中图分类】O4-33
【相关文献】
1.激光衍射法测量细丝直径的研究 [J], 石文孝;李莉;韩力
2.激光衍射法测细丝直径——三种光强分布测量方法的比较 [J], 骆钰灿;丁望峰
3.动态激光衍射法测量细丝直径 [J], 韩力;卢杰;李莉
4.用激光衍射法测量细丝直径 [J], 覃立平;赵子珍;莫玉香
5.应用激光衍射法测量纺织品细丝直径 [J], 莫玉香
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
实验一用光学方法测量金属丝样品的直径D实验报告
实验一用光学方法测量金属丝样品的直径D实验报告实验成员：叶阳崔怡洲张心羽【实验目的】1.掌握光导轨的使用方法。
2.熟悉测量金属丝直径的几种几何模型。
3.掌握衍射法测量金属丝直径的原理。
【实验原理】图1为常规的夫琅和费衍射。
把金属丝当成一个平面的狭缝，两条光线射到狭缝边缘上,以认为它们互相叠加产生衍射。
由直径为D的狭缝边缘发出的两条光线的光程差为△s1（书）=Dsin 书图2夫琅和费单缝衍射如图2, S为单色光源，L1, L2为透镜。
光线在L2的后焦面上叠加形成一组平行于单缝的明暗相间的衍射条纹。
实验日期：2015年12月15日当使用激光器作光源时，由于激光的准直性很好，可将透镜丝L1去掉。
如果接收屏远离金属（z>> D）,则透镜L2也可省略（见图3）。
因为tan 0 =x/z，且角很小，故tan 0〜sin 0 , 各级暗条纹衍射角应为sin 0 =k 入/D由此可以求得金属丝直径为D仝x其中k是暗条纹级数，z为金属丝与测量平面间的距离，X K为第k级暗条纹距中央主极大的距离。
【实验仪器和器材】光导轨，一维滑座，二维可调滑座，半导体激光，金属细丝，测微目镜等。
【实验内容】1.调节光导轨上各装置，使光导轨水平，且使半导体激光、金属细丝、测微目镜的中心在一条与光导轨平行的直线上。
2.打开半导体激光，使其通过金属细丝。
保证用测微目镜观察时看到衍射花样主极大的中心在十字交叉线上。
3.旋转测微目镜自带的螺旋器，分别读出k=1,2,3,4,5时的X K。
4.重复步骤2,3四次，记录数据。
【实验数据】1、原始数据。
2、其他参数。
金属丝与测微目镜间的距离Z=1.2m,半导体激光的波长入=6.5x 10-7m.3、数据处理。
由金属丝直径公式D=gx得3D i=0.254 X O mD2=0.226 1O- mD3=0.196 10-3mD4=0.181 10-3m3D5=0.177 10 m所以得金属丝直径D= (D1+D2+D3+C4+D5) /5=0.207 X10-3m【注意事项】1、在实验前要将光导轨调节水平，并使半导体激光、金属丝、测微目镜的中心在一条与光导轨平行的直线上。
衍射法测量细丝直径
衍射法测量细丝直径 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】一、实验目的1. 观察细丝夫琅和费衍射现象。
2. 掌握细丝衍射相对光强的测量方法，并求出细丝直径。
二、实验原理 1. 夫琅和费衍射衍射是波动光学的重要特征之一。
衍射通常分为两类：一类是满足衍射屏离光源或接收屏的距离为有限远的衍射，称为菲涅耳衍射；另一类是满足衍射屏与光源和接收屏的距离都是无限远的衍射，也就是照射到衍射屏上的入射光和离开衍射屏的衍射光都是平行光的衍射，称为夫琅和费衍射。
菲涅耳衍射解决具体问题时，计算较为复杂。
而夫琅和费衍射的特点是，只用简单的计算就可以得出准确的结果。
在实验中，夫琅和费衍射用两个会聚透镜就可以实现。
本实验用激光器作光源，由于激光器发散角小，可以认为是近似平行光照射在单缝上；其次，细丝直径为0.1mm ，细丝距接收屏如果大于1米，缝宽相对于缝到接收屏的距离足够小，大致满足衍射光是平行光的要求，也基本满足了夫琅和费衍射的条件：220sin u u I II O 为中央明纹中心处的光强度，u=?asin θ/?，a 是单缝宽度，?衍射角?为入射波长 2. 菲涅耳假设和光强度物理学家菲涅耳假设：波在传播的过程中，从同一波阵面上的各点发出的次波是相干波，经传播而在空间某点相遇时，产生相干叠加，这就是着名的惠更斯—菲涅耳原理。
如图9-1所示，单缝AB 所在处的波阵面上各点发出的子波，在空间某点P 所引起光振动振幅的大小与面元面积成正比，与面元到空间某点的距离成反比，并且随细丝平面法线与衍射光的夹角（衍射角）增大而减小，计算细丝所在处波阵面上各点发出的子波在P 点引起光振动的总和，就可以得到P 点的光强度。
可见，空间某点的光强，本质上是光波在该点振动的总强度。
设细丝的宽度AB=a ，细丝到接收屏之间的距离是L ，衍射角为Ф的光线会聚到屏上P 点，并设P 点到中央明纹中心的距离X K 。
非接触测量金属丝直径
λθφK d =+)sin (sin θλsin d =)(00160.0)(6251mm mm d ==l h 2arctan =θ非接触测量金属丝直径摘要：为了不接触测量金属丝直径，我们采用光栅衍射的方法。
首先用反射光栅衍射的方法测量激光的波长，然后采用衍射原理测量细金属丝直径。
关键词：非接触测量、光栅衍射、反射光栅、激光波长一、引言：光学非接触测量在现代测量技术中占有重要地位，利用衍射原理进行测量是相当广泛的，从光谱分析到金属丝直径的测量，可举出许多例子。
本次试验就是利用反射光栅测量细金属丝直径。
二、实验器材：未知波长的激光器、（凸透镜）、待测金属丝、物屏、像屏、CD 光盘、米尺、三角板、支架若干、金属夹等。
三、实验原理1、半导体激光器波长的的测量（1）测量光路图：用反射光栅衍射的方法测量激光的波长。
（2）计算公式：由光栅衍射方程 φ为入射角，θ为衍射角。
当入射光垂直光盘表面时，φ=0，测量1级谱线衍射角，所以 其中(θ的标准值:23.96度)2、测量金属丝直径（1）测量光路图：采用衍射原理测量细丝直径。
（2）计算公式：已知夫琅禾费单缝衍射明纹暗纹条件⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+±=±=中心亮纹亮纹暗纹02)12(sin sin ϕλϕλϕk a k a 根据巴比涅（A. Babinet ）原理，单丝的衍射图样与其互补的单缝的衍射图样，在一定条件下是相同的。
当屏E 与细丝间的距离l 和细丝的线度（直径）a 相比满足a<<l ，且仅观测中心附近的衍射 条纹时，衍射角较小，则有l x k =≈ϕϕtan sin2)12(λ+=k l ax k k x l k a 2)12(λ+=则代入明纹条件，有 从而四、实验内容1、半导体激光器波长的的测量（1）将激光器、观察屏和光盘等按图中位置摆放，开始观察屏和光盘距离尽可能地近。
（2）将激光器出射口对准观察屏的中心孔。
打开激光器电源（3）将光盘慢慢地远离观察屏，保持光盘与观察屏平行，观察衍射光斑，使两衍射光点与中心的反射光点距离相等，且在同一水平线上。
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a 3. 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 1. 利用互补测定法测量细丝直径
二、 实验原理
激光衍射互补测定法的原理是基于巴俾特原理，图示如下。
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U 1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U 2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
021=+=U U U 即 ⎭
⎬⎫=-=222121U U U U
上式说明，两个互补屏所产生的衍射图形，其形状和
光强完全相同，仅位相相差2π。
这就是巴俾特原理。
对激光衍射条纹来说，原来是亮条纹的位置上互补时
将出现暗条纹。
利用这个互补原理，就可以测定各种细丝和薄带的尺寸。
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：
22'sin sin f x x n d n n
+=
=θλ
θ
故n
n x f x n d 2
2
'+⋅=
λ
三、实验仪器
1－激光器 2-凸透镜 3-细丝 4-接收屏 5-直尺
四、实验步骤
1，调节光路共轴 2，开启激光器电源
3，实测第n 条亮条纹距中央亮条纹中心的距离 4，根据关系式，求出所求细丝的直径。
接收屏 U 2
U 1
U
U=U 1+U 2=0
巴俾特原理
互补法测量的计算。