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ƒ >> d。

四、实验仪器
光学平台、He-Ne激光器（波长0.6328μm）、透镜（ƒ=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？。