用钢板尺测量激光的波长
物理实验技术中的波长测量方法与技巧
物理实验技术中的波长测量方法与技巧波长是物理学中的重要概念，它描述了光或其他波动的空间周期性。
在物理实验中，波长的测量是一项必不可少的任务。
本文将介绍一些常用的波长测量方法与技巧，并探讨它们的优缺点和适用范围。
一、干涉仪法干涉仪法是一种常用的测量光波长的方法。
它基于干涉现象，利用干涉条纹的间距与波长之间的关系进行测量。
其中最经典的干涉仪是米氏干涉仪，它由半反射膜和两个反射镜组成。
通过调节反射镜的位置，可以观察到干涉条纹的变化，并从中计算出波长。
干涉仪法的优点是精度高，适用于大部分波长的测量。
然而，它需要精确调整仪器，并且时间较长，对环境要求较高。
此外，对于较短的波长或非可见光的测量，干涉仪法可能受到限制。
二、衍射光栅法衍射光栅法是通过光的衍射现象进行波长测量的方法。
它使用具有一系列平行槽状结构的光栅，通过观察衍射光束的角度或位置来计算波长。
衍射光栅法的优点是简单易行，适用于广泛的波长范围。
它不需要精确调整仪器，并且测量速度较快。
然而，它的精度相对较低，适用于粗略的波长测量或要求不高的实验。
三、迈克尔逊干涉法迈克尔逊干涉法是一种利用迈克尔逊干涉仪进行波长测量的方法。
它通过观察干涉条纹的移动来计算波长，可以用于可见光和其他波长范围的测量。
迈克尔逊干涉法的优点是非常精确，测量精度可以达到亚纳米级。
它适用于各种波长的测量，并且可以在实验中进行实时监控和调整。
然而，迈克尔逊干涉法需要较复杂的仪器和技术，并且对环境要求非常高。
四、夫琅禾费衍射法夫琅禾费衍射法是一种利用夫琅禾费衍射进行波长测量的方法。
它使用一个夫琅禾费衍射装置，通过观察夫琅禾费图样的形态来计算波长。
夫琅禾费衍射法的优点是测量精度高，并且可以用于大范围的波段。
它对仪器要求较低，适用于教学实验和一些普通的科研实验。
然而，夫琅禾费衍射法的实现相对较复杂，需要耗费较多时间。
综上所述，波长测量在物理实验中具有重要的意义。
本文介绍了常用的波长测量方法，并讨论了它们的优缺点和适用范围。
大学物理实验—用钢尺测量激光的波长
大学物理实验报告专业班级学号姓名记分用钢尺测量激光的波长（实验名称）实验目的：1. 学会用简单的生活器材探究物理规律2. 学习自己根据实验原理设计实验，培养独立创新的能力3. 利用钢尺测出激光的波长实验原理：激光是一种方向性和单色性极好的光源,试验过程中首先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。
这时通过微调激光的入射角度,则会在墙面上出现系列亮点S0,S1,S2,S3等。
这是因为激光在钢尺两刻痕之间的许多光滑面上均发生了反射，这些反射光线如果相位相同则会相互叠加而在墙面上形成亮斑。
原理如图1所示。
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,两刻度之间为表面光滑的钢面,可以较好的反射激光,而刻度由于表面为黑色而且不光滑,所以不能很好的反射激光,这样我们可以将钢尺看成一个反射光栅,而激光又是单色性、相干性非常好的光源,当激光打在钢尺的刻度上反射之后,就能够形成相应的衍射条纹。
具体的实验原理如下图所示:在图二A处放置一激光发生器，其发出的激光以接近90度的入射角照射在BB'上(BB'为钢尺上刻度与刻度之间的平滑面能够反射激光) ,由于BB`非常的小,其可以和激光的波长相比较,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。
如图所示激光以跟平面成a角入射在光滑平面上,经过反射之后到达光屏,其光程差为:AB'P-ABP = DB '-D'B = d（cosa-cosβ）当光程差为零时,这时a=β,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点叠加增强,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许多的亮斑,分别对应着光程差为λ，2λ，3λ，4λ等。
钢尺激光波长怎么测
钢尺激光波长怎么测
测量钢尺激光波长可以使用干涉测量的方法。
具体步骤如下：
1. 准备一台激光器和一个干涉仪。
激光器可以发出单色的激光光束，而干涉仪可以测量光束的干涉现象。
2. 将激光光束通过一块玻璃板或半透镜，使光束变为平行光。
3. 将平行光束分成两束，一束经过待测的钢尺，另一束直接通过。
4. 将两束光束重新合并，使它们发生干涉。
5. 在干涉仪中观察干涉条纹的变化。
根据干涉条纹的移动情况，可以推算出激光波长与钢尺的长度关系。
6. 通过测量干涉条纹的移动距离，以及钢尺的已知长度，可以计算出激光波长。
需要注意的是，在实际操作中可能会有一些误差，因此需要进行多次测量并取平均值，以提高测量的准确性。
激光波长的测量方法研究
激光波长的测量方法研究
随着全光子学及其相关技术的发展，测量激光波长的重要性也在不断增强。
由于激光光学特性的多样性，测量激光波长既具有理论意义又具有重要的应用意义。
因此，有关激光波长测量方法的研究受到了越来越多的关注。
激光波长的测量方法远不止一种，包括光学技术、仪器技术、半导体技术等。
考虑到特定应用要求，每种激光波长测量方法都有自己的特点和优缺点。
光学技术测量激光波长是最基本的方法之一，最常见的是色环中使用多样化折射仪测量激光波长的方法。
基于该方法，可以测量直接可见光或近紫外光的激光波长，但对远紫外光的精度较差。
另一种常用的方法是利用光学腔，将所测激光波长与划定的物理特征频率相关联，以实现激光波长的测量。
借助镜面和棱镜的重叠光学腔克朗科夫，可以准确地测量极紫外或近紫外激光的波长。
仪器技术测量激光波长的典型方法是用分光计测量。
利用它可以分析多光谱线，而由于每种光谱线的光谱“印记”是唯一的，所以常常用它来精确测量激光波长。
此外，Fourier变换红外光谱仪也可以用来测量激光光谱线，但一般只能同时测试一种光谱线。
半导体技术是用来测量激光波长的有效手段之一，优点是其简单灵活，可以测量可见光和紫外光段的激光波长。
激光波长测量传感器采用兰伯特环结构，由于传感器中存在传感器特有的周期结构，可以实现多普勒效应，从而以一种直观的方式准确测量激光波长。
总的来说，激光波长的测量方法应用广泛，有光学技术、仪器技术、半导体技术等，由于技术的不断发展和创新，已经开发出许多都克朗斯的技术，其中一些技术可以用来测量激光波长。
如果根据不同的应用需求，合理选择最佳测量方法，就能够准确地测量激光波长。
钢尺测量氦氖激光波长的方法研究
钢尺测量氦氖激光波长的方法研究自從1960年世界上第一台激光器发明以来,激光以其独特的优点,如单色性、方向性、相干性好,在现代科学技术和实践中得到了广泛的应用[1～2]。
在实际应用中,一般都需要预先知道激光的波长。
因此,测量激光的波长就显的尤为重要。
测量激光波长的方法有许多种,本文巧妙地将一把普通的钢尺(最小刻度为)抽象为反射光栅的模型,将教科书中对光栅的概念——周期性结构——更加具体、形象化,拓展了学生思维;有趣、较准确地测量出氦氖激光的波长。
1 原理简述基于钢尺上等间距这一周期性的结构,将钢尺作为一反射光栅。
最小分度值为光栅常数,当激光以掠入射到钢尺刻度上,就会发生衍射现象。
实验光路图如图1所示。
图中为衍射角,光束2和光束1的光程差为:(1)当时,即,对应于0级衍射斑点,即激光的几何反射斑点。
各级衍射斑点满足:(衍射级次…) (2)通过式(2)可知,只要测出和,就可计算出波长。
下面主要测量和角度:实验装置如图2所示,激光沿水平方向射出,垂直观察屏于S。
将钢尺放置在升降台上,调节升降台使激光以一定角度入射到钢尺上刻度处,并在观察屏上有明显的衍射图象。
设激光入射钢尺处到观察屏的水平距离为,0级衍射斑点(稍微平移一下钢尺,让激光照到钢尺上没有刻度的地方,找到其反射点,即找到0级衍射斑点)到位置距离为,1级斑点到的距离为,2级斑点到的距离为,等等。
由几何关系可知: 入射角: (3)衍射角:()() (4)最后,在白纸屏(观察屏)上画出个衍射点的位置,测量相关数据,由式(2)(3)(4)就求出激光波长。
2 数据记录及处理(如表1)一级衍射:二级衍射:(He-Ne激光的标准波长为。
)3 结语用钢尺测量氦氖激光波长看似实验方法比较粗糙,但从实验结果看还是比较准确,相对误差小于。
作为一个设计性实验,在实际教学中,收到了良好的教学效果。
有同学在报告中写到:“日常生活中我们常用钢尺测量书本的厚度以及纸张的宽度、长度等,所测物体的数量级为米。
物理实验技术中对波长测量的应用技巧
物理实验技术中对波长测量的应用技巧引言：波长是物理学中的一个重要概念，用于描述波动的特性。
在物理实验中，准确测量波长对于研究光学、声学等领域都具有重要意义。
本文将介绍一些物理实验技术中常用的波长测量方法和应用技巧。
一、干涉测量法干涉测量法是一种常用的测量波长的方法。
干涉是指两个或多个波源叠加时产生的相互作用现象。
利用干涉现象，我们可以测量波长。
1. 杨氏双缝实验杨氏双缝实验是一种经典的干涉测量方法。
它利用一块有两个狭缝的屏幕，通过光源照射到屏幕上，形成光的传播，经过双缝后在屏幕上形成干涉条纹。
通过测量干涉条纹的间距和相关参数，可以计算出波长。
2. 薄膜干涉法薄膜干涉法是利用介质上一薄膜的双面反射所产生的干涉现象进行波长测量的一种方法。
通过测量反射光的强度和相关参数，结合薄膜的性质，可以计算出波长。
二、衍射测量法衍射测量法是另一种常用的测量波长的方法。
衍射现象是波通过狭缝或障碍物后产生的波前弯曲现象。
利用衍射现象，我们可以测量波长。
1. 单缝衍射法单缝衍射法是测量波长的一种常见方法。
通过将波源照射到有单缝的屏幕上，观察到在屏幕上形成的衍射图样。
通过测量衍射图样的相关参数，可以计算出波长。
2. 多缝衍射法多缝衍射法是利用多个狭缝形成的衍射图样进行波长测量的方法。
通过观察和测量多缝衍射图样的形态和特征，结合衍射原理，可以计算出波长。
三、干涉与衍射的应用干涉和衍射在物理实验中有广泛的应用，不仅在波长测量中具有重要意义，还在其他领域有特殊的应用。
1. 衍射光栅衍射光栅是一种利用衍射原理制造的光学元件，广泛应用于光谱仪、光学检测和成像等领域。
通过分析和测量光栅的衍射图样，可以获得光的波长等信息。
2. 干涉仪干涉仪是一种基于干涉原理制作的实验仪器，用于测量光的波长和其他光学参数。
干涉仪常用于光学薄膜的测量、表面形貌的检测等领域。
结论：波长测量是物理实验技术中的重要内容，干涉测量和衍射测量是常用的方法。
通过合理选择实验方案和仪器设备，结合衍射和干涉原理，可以准确测量波长。
利用钢尺测量激光的波长实验报告
利用钢尺测量激光的波长1、知识介绍人类肉眼所能看到的可见光只是整个电磁波谱的一部分，其光谱范围大约为390nm 至760nm 。
波长大于10nm 小于 390nm 的光波叫紫外光，它有杀菌作用；波长大于760nm 小于100μm 左右的光波叫红外光，它能传递热量。
红外线和紫外线不能引起视觉，但可以用光学仪器或摄影方法去量度和探测。
光的颜色都由其波长决定，而与其强度、方向等因素无关。
例如波长为390～450nm 的光是紫色的，波长为620～770nm 的光是红色的。
光的波长是决定光波性质的最重要的参数之一。
具有单一波长的光（频率）称为单色光，由不同波长的单色光混合而成的光称为复色光。
自然界中的太阳光及人工制造的日光灯等发出的光都是复色光，它们通过三棱镜都能分解出红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光，如图5-1所示。
虽然这七种颜色的光都不能再被三棱镜分解为其他的色光，但是它们并不是真正意义上的单色光，每一种颜色的光都有相当宽的波长 (或频率)范围，例如红光的波长范围为770～622nm 。
现在常用的单色光源是激光器输出的激光，这是因为激光的波长分布范围非常窄、单色性好、亮度高等特点。
怎样才能测出光的波长呢？1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773—1829）进行了著名的杨氏双缝干涉实验，精确测定了波长，并从实验上首次肯定了光的波动性。
1807年托马斯·杨在他的论文中描述了双缝干涉实验时写道：“比较各次实验，看来空气中极红端的波的宽度约为三万六千分之一英寸，而极紫端则为六万分之一英寸。
”这里 “波的宽度”，就是波长，这些结果与现代的精确测量值近似相等。
图5-1 分光图测量光的波长的现代实验方法有很多，如利用迈克尔逊干涉仪或利用衍射光栅测量光波波长。
可见光在真空中（或空气中）的波长只有万分之几毫米，因此以上实验仪器都是精密的光学仪器。
那么本实验是怎么用最小分度为0.5mm 的普通钢尺去“测量”纳米级的长度的呢？实验中所使用的钢尺表面刻有许多很细而且等间距的刻线，两相邻刻线间是可以对光反射的钢尺部分，间距为0.5mm 或1mm ，相当于狭缝，这就是现代高科技中常用的光学元件——“光栅”的雏形。
光热治疗仪
光热治疗仪产品名称:光热治疗仪型号、规格/包装规格:MS-F-1结构及组成/主要组成成分:由主机和照射头两部分组成。
适用范围/预期用途:该产品对外阴白斑，宫颈糜烂，阴道炎，尖锐湿疣，具有缓解作用；该产品对伤口感染，伤口久不愈合，伤口溃烂，产后侧切，乳腺增生，褥疮具有缓解作用；该产品对急慢性鼻炎，口腔溃疡，口周单纯疱疹，具有缓解作用；该产品对湿疹，神经性皮炎，带状疱疹具有缓解作用；该产品对腰腿痛，肩周炎，关节炎具有缓解作用。
产品储存条件及有效期(体外诊断试剂适用):不适用产品技术要求:产品型号/规格及其划分说明1.1 产品型号MS-F-1。
1.2 型号划分说明MS - F -1MS：光热治疗仪产品代号F：“辐照”的汉语拼音字首1：产品序号1.3 产品组成光热治疗仪由主机和照射头两部分组成。
性能指标:2.1 正常工作条件2.1.1 环境条件环境温度 5 ℃～40 ℃；相对湿度不大于80 %大气压力860 hPa～1060 hPa；2.1.2 电源条件电源电压：a.c.220 V±22 V ；电源频率：50 Hz±1 Hz 。
2.2 外观2.2.1 治疗仪的外观应整洁、色泽均匀，无腐蚀，无涂层剥落，无明显划痕、破损及变形等机械损伤。
2.2.2 面板上的文字、符号和标志应清晰，无缺损、无污渍。
2.3 性能2.3.1 光谱范围：应含有0.8µm-3.0µm波段。
2.3.2 工作方式：照射头为间断工作方式，最大持续时间应大于8 min。
2.3.3 照射头灯电压a) 电压范围：在5V~15V连续可调；b) 调节精度：在显示值的±10 %以内。
2.3.4 时钟控制精度机械定时器≤±10 %。
2.3.5 光斑直径a) 普通照射头在距出光口5mm处，光斑直径≤25mm；b) 特殊照射头在距出光口6mm处，光斑直径≥120mm。
2.3.6 光输出功率及误差a) 普通照射头在1≤W≤15范围内连续可调，误差≤±15%；b) 特殊照射头在0.5≤W≤1.5范围内连续可调，误差≤±15%。
大学物理实验—用钢尺测量激光的波长
大学物理实验报告专业班级学号姓名记分用钢尺测量激光的波长（实验名称）实验目的：1. 学会用简单的生活器材探究物理规律2. 学习自己根据实验原理设计实验，培养独立创新的能力3. 利用钢尺测出激光的波长实验原理：激光是一种方向性和单色性极好的光源,试验过程中首先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。
这时通过微调激光的入射角度,则会在墙面上出现系列亮点S0,S1,S2,S3等。
这是因为激光在钢尺两刻痕之间的许多光滑面上均发生了反射，这些反射光线如果相位相同则会相互叠加而在墙面上形成亮斑。
原理如图1所示。
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,两刻度之间为表面光滑的钢面,可以较好的反射激光,而刻度由于表面为黑色而且不光滑,所以不能很好的反射激光,这样我们可以将钢尺看成一个反射光栅,而激光又是单色性、相干性非常好的光源,当激光打在钢尺的刻度上反射之后,就能够形成相应的衍射条纹。
具体的实验原理如下图所示:在图二A处放置一激光发生器，其发出的激光以接近90度的入射角照射在BB'上(BB'为钢尺上刻度与刻度之间的平滑面能够反射激光) ,由于BB`非常的小,其可以和激光的波长相比较,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。
如图所示激光以跟平面成a角入射在光滑平面上,经过反射之后到达光屏,其光程差为:AB'P-ABP = DB '-D'B = d（cosa-cosβ）当光程差为零时,这时a=β,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点叠加增强,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许多的亮斑,分别对应着光程差为λ，2λ，3λ，4λ等。
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。
巧用“钢尺”测量激光波长
巧用“钢尺”测量激光波长作者：申继红来源：《物理教学探讨》2007年第17期摘要：介绍了一种利用“钢尺”和激光笔测量激光波长的简单而巧妙的方法。
关键词：钢尺；激光笔；波长中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1003-6148(2007)9(S)-0057-2一把普通钢尺在日常生活中常常用来粗测物体的长度，但是如果有精妙的实验方案，利用小小的钢尺完全可以较精确的测量出激光的波长。
这听来似乎完全“不可思议”。
如果能够巧妙的利用光的波动性的话，这个奇迹完全可以创造。
而且本试验所需器材简单易找，完全来源的于日常生活，符合“从生活到物理”的新课程理念。
是学生课下作为“探究性”实验的极好素材。
1 实验器材普通激光笔一支；钢尺一把（精度1mm）；白纸若干；卷尺一把；胶带纸若干。
2 实验原理激光是一种方向性和单色性极好的光源，试验过程中首先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。
这时通过微调激光的入射角度，则会在墙面上出现系列亮点S0，S1，S2，S3等。
这是因为激光在钢尺两刻痕之间的许多光滑面上均发生了反射，这些反射光线如果相位相同则会相互叠加而在墙面上形成亮斑。
原理如图1所示。
由激光器A点发出的光线经过钢尺上B，B1的反射到达墙壁上的C点，两条光线的光程差，如图2所示，可以表示为当光程差恰好等于波长的整数倍时，则在墙壁上出现亮点，若角a等于角b时，光程差为零，此时对应于墙壁上的中央亮点S0，依次S1，S2，S3，S4点对应于光程差为1倍波长，2倍波长，3倍波长，4倍波长的位置。
根据光程差公式有所以只要测量出角度a，b，就可以测量出激光的波长。
如图1和图2所示可知：tanβ=h/L，tanα=h0/L。
（3）（h0为中央亮斑到水平面O点的距离）因此只要测量出各亮斑到O点的距离h以及激光的照射中心到墙面的距离L即可测量出激光的波长。
3 注意事项及实测数据处理（1）激光的入射角度最好控制在两度左右，入射角度过大，照射在钢尺上的条纹数目有限，影响观测效果。
用尺子量波长—浅谈行波和驻波
用尺子量波长—浅谈行波和驻波
肖江
【期刊名称】《《家庭电子》》
【年(卷),期】1998(000)003
【摘要】目前广泛使用的通信设备,如手机、对讲机等,大多使用300MHz以上的频率,因而其波长均在1m以下,如600MHz的集群通信系统,其波长仅为0.5m。
要测试这类发射设备的波长或频率,必须使用超高频频率计或波长计。
但是,对此频率范围内的发射设备,也可以利用“驻波”原理,用尺子测量其波长,其准确度可达到5mm(相当于在600MHz时有±6MHz的误差)。
为了说明用尺子测波长的原理,首先要说明什么是“行波”和“驻波”? 1.传输线上的“行波”。
由于电磁波的应用波长愈来愈短,往往使得传输线长度与电磁波的波长相差无几,甚至比波长还要长。
因此。
【总页数】1页(P51)
【作者】肖江
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TM935.1
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5.驻波与行波对比教学法的分析与研究 [J], 容青艳;肖文志;陈桥;成传品;
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实验：一维平面反射光栅衍射测量激光波长-实验报告
实验： 一维平面反射光栅衍射测量激光波长一．实验目的1.观察光栅衍射现象。
2.利用一维平面反射光栅衍射测量激光波长。
二．实验原理 光栅衍射：光栅：屏函数是空间的周期函数的衍射屏，即具有周期性结构的衍射 屏。
一般常用的刻划光栅是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成，刻痕 为不透光部分，两刻痕之间的光滑部分可以透光，相当于一狭缝。
精制的光栅，在1cm 宽度内刻有几千条乃至上万条刻痕。
透射光栅：利用透射光衍射反射光栅：利用反射光衍射。
比如，在镀有金属层的表面上刻出许多平行刻痕，两刻痕间的光滑金属面可以反射光。
直尺表面刻痕可看作“一维平面反射光栅” 平面反射光栅衍射：激光笔输出光以大角度斜入射到镜面（如家中光滑桌面）时，反射 光在观察屏（如墙面）上形成一个光斑。
激光笔输出光以大角度斜入 射到平面反射光栅表面(如直尺)，在观察屏(墙面)上会看到一排规则排列的衍射光斑。
激光笔输出光以大角度斜入射到直尺表面刻度线 形成的一维平面反射光栅时，直尺表面A 位置和B 位置的光到达观察屏C 位置时的光程差可以写作：δ= ∠OBC-∠OAC=d （cos k β-cos α）， 由光栅衍射原理可知，当光程差为零或者为入射光波长的整数倍 时，即δ= k λ(k= 0, ±1, ±2, ±3,...) 时，观察屏上就会出现亮斑。
δ=∠ OBC-∠OAC=d （cos k β-cos α）=d （2222khL L +-21211hL L +），d 是直尺表面刻度线形成的反射光栅常数(通常为0.5 mm 或者1 mm)，1h 是激光笔出光口到直尺表面的垂直距离，1L 是激光笔出光口到直尺表面光斑中心的水平距离，k h 是观察屏上衍射斑到直尺表面的垂直距离，是2L 观察屏到直尺表面光斑中心的水平距离。
上述物理量在实验上都是容易测量得到的。
三．实验主要步骤或操作要点实验器材1. 低功率激光笔（最好是发红光）；2. 一把最小分度值为0.5mm 或1mm 钢尺（或塑料尺）作为“一维平面反射光栅”；3. 墙面作为观察屏（与直尺表面的垂直距离大于1 m ）；4. 另一把直尺，用于测量1h 和k h ；5. 一把卷尺，用于测量1L 和2L ；实验步骤：1. 搭建并调节实验光路：初始时，激光笔输出光垂直于观察屏（墙面）；然后将激光笔出光口稍微向下倾斜，大角度入射到直尺0刻线所在边缘，根据观察到的衍射斑调整光路，保证衍射斑沿竖直方向分布。
东北石油大大学物理实验答案
1. 透射光牛顿环是如何形成的?如何观察?画出光路示意图。
答：光由牛顿环装置下方射入，在空气层上下两表面对入射光的依次反射，形成干涉条纹，由上向下观察。
2. 在牛顿环实验中，假如平玻璃板上有微小凸起，则凸起处空气薄膜厚度减小，导致等厚干涉条纹发生畸变。
试问这时的牛顿环(暗)将局部内凹还是局部外凸?为什么?答：将局部外凸，因为同一条纹对应的薄膜厚度相同。
3. 用白光照射时能否看到牛顿环和劈尖干涉条纹?此时的条纹有何特征?答：用白光照射能看到干涉条纹，特征是：彩色的条纹，但条纹数有限。
实验十七]光栅衍射1. 当用钠光(波长λ=589.0nm)垂直入射到1mm内有500条刻痕的平面透射光栅上时，试问最多能看到第几级光谱?并请说明理由。
答：由(a+b)sinφ=kλ 得k={(a+b)/λ}sinφ∵φ最大为90º 所以sinφ=1又∵a+b=1/500mm=2*10-6m，λ=589.0nm=589.0*10-9m∴k=2*10-6/589.0*10-9=3.4 最多只能看到三级光谱。
2.当狭缝太宽、太窄时将会出现什么现象?为什么?答：狭缝太宽，则分辨本领将下降，如两条黄色光谱线分不开。
狭缝太窄，透光太少，光线太弱，视场太暗不利于测量。
3. 为什么采用左右两个游标读数?左右游标在安装位置上有何要求?答：采用左右游标读数是为了消除偏心差，安装时左右应差180º。
实验十八]双棱镜干涉1. 测量前仪器调节应达到什么要求?怎样才能调节出清晰的干涉条纹?答：共轴，狭逢和棱背平行与测微目镜共轴，并适当调节狭逢的宽度。
2. 本实验如何测得两虚光源的距离d?还有其他办法吗?答：d=(d1*d2)1/2或利用波长λ已知的激光作光源，则d=(D/Δx)λ3. 狭缝与测微目镜的距离及与双棱镜的距离改变时，条纹的间距和数量有何变化?答：狭缝和测微目镜的距离越近，条纹的间距越窄，数量不变，狭缝和双棱镜的距离越近，条纹间距越宽，数量越小。
劳埃德镜干涉测量激光波长
劳埃德镜干涉测量激光波长劳埃德镜干涉测量激光波长的原理是基于干涉仪的干涉现象。
当平行光垂直入射到两个平行的表面上时，会发生光的反射和透射现象。
其中一部分光线会发生反射，另一部分光线会透射过表面。
如果两个平行面之间的距离足够小，那么透射光线和反射光线之间会发生干涉现象。
1.准备劳埃德镜干涉仪。
将两块平行板安装在仪器上，确保两个平行面之间的间隙是均匀的，并且平行度非常高。
平行板的反射率应该是相同的。
2.将一束激光照射到劳埃德镜干涉仪的一个平行面上。
激光会发生干涉现象，形成一组等距的干涉条纹。
3.调整劳埃德镜干涉仪的平行面之间的距离。
通过调整距离，可以改变干涉条纹的间距。
当平行面之间的距离等于激光波长的整数倍时，可以观察到明亮的干涉条纹。
4.测量干涉条纹的间距。
干涉条纹的间距与激光波长有关。
通过测量干涉条纹的间距，可以计算出激光波长的值。
虽然劳埃德镜干涉测量激光波长方法精确可靠，但是也有一些限制。
首先，干涉条纹的间距与激光波长的比例关系是非线性的，需要进行复杂的计算来获得准确的波长值。
其次，由于实际操作中难以保证平行面之间的距离是完全均匀的，所以需要进行非常精确的调整，才能确保测量结果的准确性。
另外，劳埃德镜干涉测量方法对激光光束的空间特性要求较高，需要保证光束的平直度和光斑的稳定性才能得到准确的结果。
总之，劳埃德镜干涉测量激光波长是一种精确测量激光波长的方法，通过测量干涉条纹的间距可以计算出激光波长的值。
然而，在实际操作中需要注意一些细节，以确保测量结果的准确性。
用钢板尺测量激光的波长实验方案
《用钢板尺测量激光的波长》实验设计方案本实验用最小分度为0.5 mm 的普通钢尺“量”出只有0.000 6 mm 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。
实验目的：1. 了解光栅的分光作用及原理，加深对光的干涉、衍射概念的理解。
2. 学会利用普通的钢尺测量激光的波长的方法。
3. 加强学生动手能力和设计能力。
实验仪器：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、垫高物实验原理：本实验利用光的波动性质，用一把普通的钢尺就能够巧妙地把这么短的波长测出来．它的测量原理如图-1所示： 让一束激光照到钢尺的端部，其中一部分激光从钢尺上方直接照到观察屏上的－0S 点，其余激光从钢尺表面反射到屏上．在屏上除了与－0S 对称的0S 点有反射亮斑外，还可看到一系列亮斑0S 、S 1、S 2、S 3……S n.。
这是因为，尺上是有刻痕的(刻痕的间距是d =0.5 mm)，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同(即波峰与波峰相遇，波谷与波谷相遇)，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可知，从光源某一点A 发出而在相邻光滑面B 、B ’反射的光，到达屏上C 点时所经过的路程差(称为光程差)为：()''''cos cos ABC AB C BD DB d αβ∆=-=-=- （1） 若△恰好等于零或等于波长λ的整数倍，则这些反射光的相位就相同，屏上C 点就会出现亮斑．显然，在αβ=处，△=0，这就是在0S 处的亮斑．在S 1、S 2、S 3、S 4、……处，必有： △=λ，△=2λ，△=3λ，△=4λ……． 因此，由(1)式可知：d (cos α一cos β1 ) =λ (2) d (cos α一cos β2 ) =2λ (3) d (cos α一cos β3 )=3λ (4) d (cos α一cos β4 ) =4λ (5)其中d =0.5 mm 是已知的，因此，只要测出α和1β、2β、3β、4β……就可从以上各式算出波长λ的值．实验中，使尺与屏垂直，则：L h =βtan (6) 其中，L 是尺端到屏的距离，h 是各亮斑到O 点的距离，而O 点位于0S 点和一0S 点的中心．量出各亮斑间的距离即可求得各β值，而对应于亮斑0S 的β就是α。
光纤光栅钢板计
光纤光栅钢板计一、引言光纤光栅是一种利用光纤中的光干涉效应制成的传感器，因其高灵敏度、高精度和抗电磁干扰等特点，被广泛应用于各种测量和监测领域。
光纤光栅钢板计作为一种基于光纤光栅技术的传感器，能够实现钢板的厚度、应变和温度等参数的高精度测量。
本文将重点介绍光纤光栅钢板计的工作原理、应用、优势以及结论。
二、光纤光栅钢板计的工作原理光纤光栅钢板计的基本原理是利用光纤光栅的反射光谱特性，通过测量反射光谱的变化来获取待测参数。
具体来说，当光线入射到光纤光栅时，会受到光纤光栅周期性的折射率调制，从而产生干涉效应，形成特定的反射光谱。
反射光谱的波长与光纤光栅的周期和折射率有关，而这些参数会受到外界应力和温度的影响。
当钢板受到外力作用时，光纤光栅的周期和折射率会发生改变，导致反射光谱发生变化。
通过测量反射光谱的变化，可以推算出钢板的厚度、应变和温度等参数。
三、光纤光栅钢板计的应用光纤光栅钢板计作为一种高精度、高灵敏度的传感器，在许多领域都有广泛的应用。
以下是其主要应用场景：1.钢板生产监测：在钢板的生产过程中，需要对钢板的厚度、应变和温度等参数进行实时监测。
光纤光栅钢板计能够实现高精度、高灵敏度的测量，有助于提高钢板的品质和生产效率。
2.结构健康监测：在大型建筑、桥梁等结构物的健康监测中，光纤光栅钢板计可以用于监测结构的应变和温度变化，及时发现潜在的安全隐患，保障结构物的安全运行。
3.石油化工监测：在石油化工领域，光纤光栅钢板计可以用于监测储罐内液体的液位、温度和压力等参数，保障生产过程的安全和稳定。
4.航空航天监测：在航空航天领域，光纤光栅钢板计可以用于监测航天器的热环境和应力状态，保障航天器的安全发射和运行。
四、光纤光栅钢板计的优势光纤光栅钢板计作为一种新型的传感器，具有许多优点：1.高灵敏度：光纤光栅的干涉效应使得其对折射率和周期的变化非常敏感，可以实现高精度的测量。
2.抗电磁干扰：光纤光栅传感器采用光学信号传输方式，不易受到电磁干扰的影响，适用于各种恶劣环境。
光栅特性与激光波长
光栅特性与激光波长注意事项：1．不要用手接触光栅表面。
2．实验时，当心激光!3．本告示牌供实验者阅读，所以不要在上面写字，更不能带出实验室。
实验内容1．测量未知光波波长λ（调节方法见附件）。
在屏上读出K = 0、±1、±2、±3亮点位置，用米尺读出光栅到屏幕的距离L 。
将数据代入下式中，求出激光的波长λ。
L 估读到1mm ，X 估读到0.5 mm 。
计算公式如下：（注意：此处X 为某级次亮点位置与零次亮点位置的差值。
） 22s i n LX X +=θλθk d =s i n2．测量光栅常数d给定波长,测量6组L （0.4m 与0.8m 之间）与对应的X （K = 1级）值。
λ=LXd 3．观察衍射现象1)到光栅衍射现象观察台上另取观察用的光栅，并把光栅放在眼前，直接观察钠灯、护眼灯、日光灯。
记录观察到的现象并进行分析。
画出看到的现象的示意图。
(护眼灯记录K=0，K=±1；钠灯记录K=0，K=±1， K=±2， K=±3） 2)观察正交光栅衍射现象如图1，若将两个光栅互相垂直（构成正交光栅）且依次放置在激光器之前，此时激光束穿透光栅后，在屏幕上的衍射图样如何？说明其原因。
3)观察激光束斜入射到光栅的表面时衍射现象如图2，若将激光束斜入射到光栅的表面，观察各相应级次亮点位置的变化情况，并进行分析。
附：光栅特性与激光波长调节方法介绍（供参考） 1．关掉激光器2．调节激光器调节架（图3）a)调节“激光器上下调节”螺丝，使激光器固定板与激光器底板平行（上下间距相等）。
b)调节“激光器左右调节”螺丝，使激光器与激光器底板左（右）间距相等。
3．在激光器前10厘米A 处放上光栅，打开激光器，便激光照在光栅中心（可调节光栅高低）。
向后移动图2 激光束斜入射到光栅上图3 激光调节架图1 两个一维光栅构成正交光栅光栅到B 处（例如，60厘米）。
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大学物理实验设计性实验
设 计 方 案
实验题目：
用钢板尺测量激光的波长
物理系 大学物理实验室
班 级： 姓 名： 学号：
指导教师：
实验日期：200 年月日
《用钢板尺测量激光的波长》实验设计方案
本实验用最小分度为0.5 mm的普通钢尺“量”出只有0.000 6 mm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。
实验目的：
1.了解光栅的分光作用及原理，加深对光的干涉、衍射概念的理解。
2.学会利用普通的钢尺测量激光的波长的方法。
3.加强学生动手能力和设计能力。
实验仪器：
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、垫高物
实验原理：
本实验利用光的波动性质，用一把普通的钢尺就能够巧妙地把这么短的波长测出来．它的测量原理如图-1所示：
让一束激光照到钢尺的端部，其中一部分激
光从钢尺上方直接照到观察屏上的－
S点，
其余激光从钢尺表面反射到屏上．在屏上除
了与－
S对称的0S点有反射亮斑外，还可
看到一系列亮斑
S、S1、S2、S3……S n.。
这
是因为，尺上是有刻痕的(刻痕的间距是
d=0.5 mm)，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同(即波峰与
波峰相遇，波谷与波谷相遇)，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可知，从光源某一点A发出而在相邻光滑面B、B’反射的光，到达屏上C点时所经过的路程差(称为光程差)为：
()
''''co s co s
∆=-=-=-（1）
A B C A B C B D D B dαβ
若△恰好等于零或等于波长λ的整数倍，则这些反射光的相位就相同，屏上C 点就会出现亮斑．显然，在αβ=处，△=0，这就是在0S 处的亮斑．在S 1、S 2、S 3、S 4、……处，必有：
△=λ，△=2λ，△=3λ，△=4λ……． 因此，由(1)式可知：
d (cos α一cos β1 ) =λ
(2)
d (cos α一cos β2 ) =2λ (3) d (cos α一cos β3 )=3λ (4) d (cos α一cos β4 ) =4λ (5)
其中d =0.5 mm 是已知的，因此，只要测出α和1β、2β、3β、4β……就可从以上各式算出波长λ的值．实验中，使尺与屏垂直，则：
L h =βt a n (6)
其中，L 是尺端到屏的距离，h 是各亮斑到O 点的距离，而O 点位于0S 点和一0S 点的中心．量出各亮斑间的距离即可求得各β值，而对应于亮斑0S 的β就是α。
联立 (2) (3) (4) (5) (6)式得
2
2
2
2
n
d L L
n h L
h L
λ⎛
⎫
⎪=
-
⎪++⎝
⎭
()1,2,3,...,n n = 实验步骤：
1．按图1所示放置好仪器，并让激光照到钢尺的端。
2．使用一胶带纸量出钢尺的端到观察屏的距离L ，作上记号。
3．分别用胶带纸量出最下的亮斑到相临6点亮斑的距离1l 、2l 、3l 、4l 、5l 、6l ，并作上记号。
4．关掉电源，用钢尺分别量出各胶带纸的长度L 、1l 、2l 、3l 、4l 、5l 、6l 记录数据。
5．实验完毕，收拾仪器整理桌面。
实验数据：
项目
单位
L
1l 2l 3l 4l 5l 6l
()mm
钢尺的误差0.1in st m m ∆=
数据处理：
102
l h =
120h l h =- 230h l h =- 340h l h =- 450h l h =-
560h l h =-
同理得：2λ、3λ、4λ、5λ
λ
的平均值：
1
1
n
i
i n
λλ==
∑
对3λ求不确定度：
L 、0h 、3h 都是单次测量，因此不确定度为k
倍的仪器误差
即：03L
h h U U U k inst ===∆ 1k =
3032
2
2
03L
h h U U U U L
h h λλλλ⎛⎫⎛⎫∂∂∂⎛⎫
=
++
⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭
()()()0
32
22
2
00
3
3/23/2
3/222222*********L h h dh dh dh U U U h L h L h L ⎡⎤⎡⎤⎡⎤
--⎢⎥⎢⎥⎢⎥=
++⎢⎥⎢⎥⎢⎥
+++⎣⎦⎣
⎦⎣⎦
λ
的相对不确定度：
100%r U
U
λ
λ
λ
=
⨯
实验结果:
12
2
22011d L L
h L
h L λ⎛⎫
⎪=-
⎪++⎝
⎭
()
U m m λλλ=± %r U
λ
=±
评分标准（10分）
（1）、正确的写出实验原理和计算公式，2分； （2）、正确的选用仪器和测量方法，1分； （3）、写出实验内容及步骤，2分；
（4）、实验仪器的整体设置合理，2分； （5）、原始数据表格，0.5分；
（6）、写出完整的实验报告，2.5分；（其中实验数据处理，1分、实验结果，0.5分，整体结构，1分）
学时分配：实验验收， 3学时，在实验室内完成；教师指导（开放实验室）和开题报告2学时；
参考文献：
《基础物理实验》 沈元华 陆申龙 主编 高等教育出版社
、实验设计方案和实验报告最后都写在一个报告本子上，如果本子页数不够，请加页！ 2、CD-R 光盘轨道密度测定的“光盘光栅”自己制作！
3、一个班两个人同一个题目的同学，要自己做自己的，不要雷同，否则按抄袭处理！
4、测量时，物理量测量次数有多次测量和单次测量之分，要明确！
5、公式推导要条理清晰，要有完整的示意图，示意图要和公式相对应！
6、数据表格要合理，物理量要准确！。