A. 測量光波波長有哪幾種方法
基本上所有與光的波動性有關的實驗都可以測量光的波長,例如:差大廳牛頓環、法布里-珀羅干涉儀、密集光波分復用系統的波長測量虛隱、激光功率計(指針式)光功率表、光柵、菲涅仿旅耳雙棱鏡、雙縫、衍射光柵、投射光柵、折射光柵等
滿意的話希望採納,謝謝同學
B. 大學物理實驗中有哪幾種測量光波波長的方法 急~
大學物理實驗經常用:分光計測量法;牛頓環測量法;光柵測量法
其它方法:
法布里-珀羅干涉儀
密集光波分復用系統的波長測量
鐳射功率計(指標式)光功率表
菲涅耳雙棱鏡
雙縫
多次測量求平均值
線性擬合
逐差法
螺旋測微器又稱千分尺(micrometer)、螺旋測微儀、分厘卡,是比游標卡尺更精密的測量長度的工具,用它測長度可以准確到0.01mm,測量范圍為幾個厘米。右圖為一種常見的螺旋測微器。 螺旋測微器的分類 一種電子千分尺(螺旋測微器)螺旋測微器分為機械式千分尺和電子千分尺兩類。①機械式千分尺。簡稱千分尺,是利用精密螺紋副原理測長的手攜式通用長度測量工具。1848年,法國的J.L.帕爾默取得外徑千分尺的專利 。1869年,美國的J.R.布朗和L.夏普等將外徑千分尺製成商品,用於測量金屬線外徑和板材厚度。千分尺的品種很多。改變千分尺測量面形狀和尺架等就可以製成不同用途的千分尺,如用於測量內徑、螺紋中徑、齒輪公法線或深度等的千分尺。②電子千分尺。也叫數顯千分尺,測量系統中應用了光柵測長技術和積體電路等。電子千分尺是20世紀70年代中期出現的,用於外徑測量。 螺旋測微器的組成 螺旋測微器組成部分圖解圖上A為測桿,它的一部分加工成螺距為0.5mm的螺紋,當它在固定套管B的螺套中轉動時,將前進或後退,活動套管C和螺桿連成一體,其周邊等分成50個分格。螺桿轉動的整圈數由固定套管上間隔0.5mm的刻線去測量,不足一圈的部分由活動套管周邊的刻線去測量。所以用螺旋測微器測量長度時,讀數也分為兩步,即(1)從活動套管的前沿在固定套管的位置,讀出整圈數。(2)從固定套管上的橫線所對活動套管上的分格數,讀出不到一圈的小數,二者相加就是測量值。
螺旋測微器的尾端有一裝置D,擰動D可使測桿移動,當測桿和螞敬被測物相接後的壓力達到某一數值時,棘輪將滑動並有咔、咔的響聲,活動套管不再轉動,測桿也停止前進,這時就可以讀數了。
不夾被測物而使測桿和砧台相接時,活動套管上的零線應當剛好和固定套管上的橫線對齊。實際操作過程中,由於使用不當,初始狀態多少和上述要求不符,即有一個不等於零的讀數。所以再使用之前必須要先調零。 螺旋測微器原理和使用 螺旋測微器的讀數螺旋測微器是依據螺旋放大的原理製成的,即螺桿在螺母中旋轉一周,螺桿便沿著旋轉軸線方向前進或後退一個螺距的距離。因此,沿軸線方向移動的微小距離,就能用圓周上的讀數表示出來。螺旋測微器的精密螺紋的螺距是0.5mm,可動刻度有50個等分刻度,可動刻度旋轉一周,測微螺桿可前進或後退0.5mm,因此旋轉每個小分度,相當於測微螺桿前進或推後0.5/50=0.01mm。可見,可動刻度每一小分度表示0.01mm,所以以螺旋測微器可准確到0.01mm。由於還能再估讀一位,可讀到毫米的千分位,故又名千分尺。
測量時,當小砧和測微螺桿並攏時,可動刻度的零點若恰好與固定刻度的零點重合,旋出測微螺桿,並使小砧和測微螺桿的面正好接觸待測長度的兩端,那麼測微螺桿向右移動的距離就是所測的長度。這個距離的整毫米數由固定刻度上讀出,小數部分則由可動刻度讀出。
1.B 2.A 3.A 4.C 5.D
(一)調整邁克爾遜干涉儀,觀察非定域干涉、等傾干涉的條紋
① 對照實物和講義,熟悉儀器的結構和各旋鈕的作用;
② 點燃He—Ne鐳射器,使鐳射大致垂直M1。這時在屏上出現兩排小亮點,調節M1和M2背面的三個螺釘,使反射光和入射光基本重合(兩排亮點中最亮的點重合且與入射光基本重合)。這時,M1 和M2大致互相垂直,即M1/、M2大致互相平行。
③ 在光路上放入一擴束物鏡組,它的作用是將一束鐳射匯聚成一個點光源,調節擴束物鏡組的高低、左右位置使擴束後的鐳射完全照射在分光板G1上。這時在觀察屏上就可以觀察到干涉條紋(如完全沒有,請重復上面步驟)再調節散物裂M1下面的兩個微調沖閉螺絲使M1/、M2更加平行,屏上就會出現非定域的同心圓條紋。
④ 觀察等傾干涉的條紋。
(二)測量He—Ne鐳射的波長
① 回到非定域的同心圓條紋,轉動粗動和微動手輪,觀察條紋的變化:從條紋的「湧出」和「陷入」說明M1/、M2之間的距離d是變大?變小?觀察並解釋條紋的粗細、疏密和d的關系。
② 將非定域的圓條紋調節到相應的大小(左邊標尺的讀數為32mm附近),且位於觀察屏的中心。
③ 轉動微動手輪使圓條紋穩定的「湧出」(或「陷入」),確信已消除「空回誤差」後,找出一個位置(如剛剛「湧出」或「陷入」)讀出初始位置d1。
④ 緩慢轉動微動手輪,讀取圓條紋「湧出」或「陷入」中心的環數,每50環記錄相應的d2、d3、d4……
⑤ 反方向轉動微動手輪,重復②、③記錄下「陷入」(或「湧出」)時對應的di/。
⑥ 資料記錄參考表(如上),按公式計算出He—Ne鐳射的波長。用與其理論值相比較得出百分差表示出實驗結果。
一般情況是這樣的。
顧名思義,大學物理實驗中單次測量就是指測量一次。單次測量中,沒有隨機誤差,所以不需要計算A類不確定度,只需要計算B類不確定度。
測量是按照某種規律,用資料來描述觀察到的現象,即對事物作出量化描述。測量是對非量化實物的量化過程。在機械工程裡面,測量指將被測量與具有計量單位的標准量在數值上進行比較,從而確定二者比值的實驗認識過程。
測量的主要要素有:
1.測量的客體即測量物件:主要指幾何量,包括長度、面積、形狀、高程、角度、表面粗糙度以及形位誤差等。由於幾何量的特點是種類繁多,形狀又各式各樣,因此對於他們的特性,被測引數的定義,以及標准等都必須加以研究和熟悉,以便進行測量。
2.計量單位:我國國務院於1977年5月27日頒發的《中華人民共和國計量管理條例(試行)》第三條規定中重申:「我國的基本計量制度是米制(即公制),逐步採用國際單位制。」1984年2月27日正式公布中華人民共和國法定計量單位,確定米制為我國的基本計量制度。在長度計量中單位為米(m),其他常用單位有毫米(mm)和微米(μm)。在角度測量中以度、分、秒為單位。
3.測量方法:指在進行測量時所用的按類敘述的一組操作邏輯次序。對幾何量的測量而言,則是根據被測引數的特點,如公差值、大小、輕重、材質、數量等,並分析研究該引數與其他引數的關系,最後確定對該引數如何進行測量的操作方法。
4.測量的准確度:指測量結果與真值的一致程度。由於任何測量過程總不可避免地會出現測量誤差,誤差大說明測量結果離真值遠,准確度低。因此,准確度和誤差是兩個相對的概念。由於存在測量誤差,任何測量結果都是以一近似值來表示。
螺旋測位器的原理是一個螺釘,它每轉一圈,伸出或縮排0.5mm
那麼接示波器的換能器是不是沒工作,或者故障
全息光柵的製作(實驗報告)完美版 (2009-10-12 23:25:34)轉載
標簽: 光柵 乾片 發散鏡 雙縫 白屏 教育
設計性試驗看似可怕,但實際操作還是比較簡單的~
我的實驗報告,僅供參考~
實驗報告封面
全息光柵的製作
一、 實驗任務
設計並製作全息光柵,並測出其光柵常數,要求所製作的光柵不少於每毫米100條。
二、 實驗要求
1、設計三種以上製作全息光柵的方法,並進行比較。
2、設計製作全息光柵的完整步驟(包括拍攝和沖洗中的引數及注意事項),拍攝出全息光柵。
3、給出所製作的全息光柵的光柵常數值,進行不確定度計算、誤差分析並做實驗小結。
三、 實驗的基本物理原理
1、光柵產生的原理
光柵也稱衍射光柵,是利用多縫衍射原理使光發生色散(分解為光譜)的光學元件。它是一塊刻有大量平行等寬、等距狹縫(刻線)的平面玻璃或金屬片。光柵的狹縫數量很大,一般每毫米幾十至幾千條。單色平行光通過光柵每個縫的衍射和各縫間的干涉,形成暗條紋很寬、明條紋很細的圖樣,這些銳細而明亮的條紋稱作譜線。譜線的位置隨波長而異,當復色光通過光柵後,不同波長的譜線在不同的位置出現而形成光譜。光通過光柵形成光譜是單縫衍射和多縫干涉的共同結果(如圖1)。
圖1
2、測量光柵常數的方法:
用測量顯微鏡測量;
用分光計,根據光柵方程d·sin =k 來測量;
用衍射法測量。鐳射通過光柵衍射,在較遠的屏上,測出零級和一級衍射光斑的間距△x及屏到光柵的距離L,則光柵常數d= L/△x。
四、 實驗的具體方案及比較
1、洛埃鏡改進法:
基本物理原理:洛埃鏡的特點是一部分直射光和另一部分反射鏡的反射光進行干涉,如原始光束是平行光,則可增加一全反鏡,同樣可做到一部分直射光和一部分鏡面反射光進行干涉,從而製作全息光柵。
優點:這種方法省去了製造雙縫的步驟。
缺點:光源必須十分靠近平面鏡。
實驗原理圖:
圖2
2、楊氏雙縫干涉法:
基本物理原理:S1,S2為完全相同的線光源,P是螢幕上任意一點,它與S1,S2連線的中垂線交點S'相距x,與S1,S2相距為rl、r2,雙縫間距離為d,雙縫到螢幕的距離為L。
因雙縫間距d遠小於縫到屏的距離L,P點處的光程差:
圖3
δ=r2-r1=dsinθ=dtgθ=dx/L sinθ=tgθ
這是因為θ角度很小的時候,可以近似認為相等。
干涉明條紋的位置可由干涉極大條件δ=kλ得:
x=(L/d)kλ,
干涉暗條紋位置可由干涉極小條件δ=(k+1/2)λ得:
x=(D/d)(k+1/2)λ
明條紋之間、暗條紋之間距都是
Δx =λ(D/d)
因此干涉條紋是等距離分布的。
而且注意上面的公式都有波長引數在裡面,波長越長,相差越大。
條紋形狀:為一組與狹縫平行、等間隔的直線(干涉條紋特點)d= L/△x
優點:使用鐳射光源相干條件很容易滿足。
缺點:所需的實驗儀器較復雜,不易得到。
實驗原理圖:
圖4
3、馬赫—曾德干涉儀法:
基本物理原理:只要調節光路中的一面分光鏡的方位角,就可以改變透射光和反射光的夾角,從而改變干涉條紋的間距。
優點:這種方法對光路的精確度要求不高,實驗效果不錯,易於學生操作。
缺點:這種方法對光路的精確度要求不高,實驗可能不夠精確。
實驗原理圖:
圖5
五、 儀器的選擇與配套
綜合考慮各方面條件,本次試驗採用馬赫—曾德干涉儀法,所需的實驗儀器有He-Ne鐳射發射器1架、發散鏡1面、凸透鏡1面、半反半透鏡2面、全反鏡2面和白屏、光闌各一、拍攝光柵用的乾片若干、架子。
六、 實驗步驟
(一)製作全息光柵
1.開啟He-Ne鐳射發射器,利用白屏使鐳射束平行於水平面。
2.調節發散鏡和鐳射發射器的距離使鐳射發散。
3.調節凸透鏡和發散鏡的距離使之等於凸透鏡的焦距,得到平行光。
4. 調節2面半反半透鏡和2面全反鏡的位置和高度,使它們擺成一個平行四邊形(如圖5)。
5.調節半反半透鏡和全反鏡上的微調旋鈕,使得到的2個光斑等高,且間距為4-6cm。
6. 測出實驗中光路的光程差△l。
(在實驗中我們測得的光路的光程差△l=1.5cm)
(二)拍攝全息光柵
1.擋住鐳射束,把乾片放在架子上,讓鐳射束照射在乾片上1-2秒,擋住鐳射束,把乾片取下帶到暗房中。
2.把乾片泡在顯影液中適當的時間(時間長度由顯影液的濃度決定),取出,用清水沖洗,在泡在定影液中約5分鍾。取出,沖洗後晾乾。
3.用鐳射束檢驗沖洗好的乾片,若能看見零級、一級的光斑,說明此乾片可以用於測定光柵常數。
(三)測定所制光柵的光柵常數
實際圖:
此圖參照老師所給實驗內容報告上的圖來畫
圖6
原始資料表:
x
1
2
3
4
5
6
r(cm)
23.81
24.12
23.93
24.24
23.65
23.66
h(cm)
144.36
144.65
143.84
144.03
144.52
144.11
計算過程:
七、實驗注意事項
1、不要正對著鐳射束觀察,以免損壞眼睛。
2、半導體鐳射器工作電壓為直流電壓3V,應用專用220V/3V直流電源工作(該電源可避免接通電源瞬間電感效應產生高電壓的功能),以延長半導體鐳射器的工作壽命。
C. 光波的波長是怎樣測量出來的
光的波長可以用雙縫干涉的方法測量出來。
由公式λ=d*△x/L計算光的波長。
式中,d是雙縫之間的距離,L是縫與熒光屏的距離,△x是相鄰干涉條紋之間的距離,它們均能被測量出來,帶入公式就可以算出來。
D. 哪些方法可以測單色光波長
用邁克爾遜干涉條紋測量激光波長
公式是:Δx=(l/d)·λ
其中Δx表示兩條相鄰亮紋(或暗紋)間距離;l表示雙縫與屏間距離;d雙縫間距離;λ表示單色光波長。
用牛頓環測量單色光的波長
牛頓環是典型的等厚薄膜干涉.
R=[r(k+m)-r(k)]/(mλ)
R為牛頓環的曲率半徑,r(k+m)和r(k)分別為第k+m和第k個環的半徑,其中括弧中的字母是腳標,知道打不出來= =
因此m是這兩個環之間相差幾個環
λ是所需要的波長
E. 大學物理實驗中有哪幾種測量光波波長的方法 急~
干涉法,衍射法,這兩個是測量波長的最基本的方法,其中各自衍生出許多測量方法,比如光柵,比如干涉儀,比如單縫,比如金屬絲,等等。
光通過雙縫干涉儀上的單縫和雙縫後,得到振動情況完全相同的光,它們在雙縫後面的空間互相疊加會發生干涉現象。如果用單色光照射,在屏上會得到明暗相間的條紋;如果用白光射,可在屏上觀察到彩色條紋。
本實驗要測單色光的波長,光源發生的光經濾色片成為單色光,單色光通過雙縫變成頻率相同、相位差恆定的相干光,干涉後產生明暗相同的等間距直條紋,條紋的間距與相干光源的波長有關。
設雙縫寬d,雙縫到屏的距離為L,相干光源的波長為λ,則產生干涉圖樣中相鄰兩條亮(或暗)條紋之間的距離△x,由此得: λ=L△x /d,因此只要測得d、L,△x即可測得波長。
相干光源的產生用「一分為二」的方法,用單縫取單色光,再通過雙縫,單色光由濾光片獲得。△x的測量可用測量頭完成,測量頭由目鏡,劃板,手輪等構成,通過測量頭可清晰看到干涉條紋,分劃板上中間有刻線。
以此為標准,並根據手輪的讀數可求得△x,由於△x較小,可測出幾條亮(或暗)條紋的間距a,則相鄰兩條聞之間的距離△x=a/n。
(5)一種測量光波長的方法擴展閱讀:
光波具有波粒二象性,也就是說從微觀來看,由光子組成,具有粒子性;從宏觀來看又表現出波動性。根據量子場論(或者量子電動光波是一種特定頻段的電磁波力學),光子是電磁場量子化之後的直接結果。
光的粒子性揭示了電磁場作為一種物質,是與分子、原子等實物粒子一樣,有其內在的基本結構(組成粒子)的。而在經典的電動力學理論中,是沒有「光子」這個概念的。
光波作為一種特定頻段是電磁波,其顏色與頻率有關。可見光中紫光頻率最大,波長最短。紅光則剛好相反。
F. 大學物理實驗中有哪幾種測量光波波長的方法 急~
干涉法,衍射法,這兩個是測量波長的最基本的方法,其中各自衍生出許多測量方法,比如光柵,比如干涉儀,比如單縫,比如金屬絲,等等。
光通過雙縫干涉儀上的單縫和雙縫後,得到振動情況完全相同的光,它們在雙縫後面的空間互相疊加會發生干涉現象。如果用單色光照射拆清則,在屏上會得到明暗相間的條紋;如果用白光射,可在屏上觀察到彩色條紋。
本實驗要測單色光的波長,光源發生的光經濾色片成為單色光,單色光通過雙縫變成頻率相同、相位差恆定的相干光,干涉後產生明暗相同的等間距直條紋,條紋的間距與相干光源的波長有關。正彎
設雙縫寬d,雙縫到屏的距離為L,相干光源的波長為λ,則產生干涉圖樣中相鄰兩條亮(或暗)條紋之間的距離△x,由此得: λ=L△x /d,因此只要測得d、L,△x即可測得波長。
相干光源的產生用「一分為二」的方法,用單縫取單色光,再通過雙縫,單色光由濾光片獲得。△x的測量可用測量頭完成旅棚,測量頭由目鏡,劃板,手輪等構成,通過測量頭可清晰看到干涉條紋,分劃板上中間有刻線。
以此為標准,並根據手輪的讀數可求得△x,由於△x較小,可測出幾條亮(或暗)條紋的間距a,則相鄰兩條聞之間的距離△x=a/n。
(6)一種測量光波長的方法擴展閱讀:
光波具有波粒二象性,也就是說從微觀來看,由光子組成,具有粒子性;從宏觀來看又表現出波動性。根據量子場論(或者量子電動光波是一種特定頻段的電磁波力學),光子是電磁場量子化之後的直接結果。
光的粒子性揭示了電磁場作為一種物質,是與分子、原子等實物粒子一樣,有其內在的基本結構(組成粒子)的。而在經典的電動力學理論中,是沒有「光子」這個概念的。
光波作為一種特定頻段是電磁波,其顏色與頻率有關。可見光中紫光頻率最大,波長最短。紅光則剛好相反。