A. 测量光波波长有哪几种方法
基本上所有与光的波动性有关的实验都可以测量光的波长,例如:差大厅牛顿环、法布里-珀罗干涉仪、密集光波分复用系统的波长测量虚隐、激光功率计(指针式)光功率表、光栅、菲涅仿旅耳双棱镜、双缝、衍射光栅、投射光栅、折射光栅等
满意的话希望采纳,谢谢同学
B. 大学物理实验中有哪几种测量光波波长的方法 急~
大学物理实验经常用:分光计测量法;牛顿环测量法;光栅测量法
其它方法:
法布里-珀罗干涉仪
密集光波分复用系统的波长测量
镭射功率计(指标式)光功率表
菲涅耳双棱镜
双缝
多次测量求平均值
线性拟合
逐差法
螺旋测微器又称千分尺(micrometer)、螺旋测微仪、分厘卡,是比游标卡尺更精密的测量长度的工具,用它测长度可以准确到0.01mm,测量范围为几个厘米。右图为一种常见的螺旋测微器。 螺旋测微器的分类 一种电子千分尺(螺旋测微器)螺旋测微器分为机械式千分尺和电子千分尺两类。①机械式千分尺。简称千分尺,是利用精密螺纹副原理测长的手携式通用长度测量工具。1848年,法国的J.L.帕尔默取得外径千分尺的专利 。1869年,美国的J.R.布朗和L.夏普等将外径千分尺制成商品,用于测量金属线外径和板材厚度。千分尺的品种很多。改变千分尺测量面形状和尺架等就可以制成不同用途的千分尺,如用于测量内径、螺纹中径、齿轮公法线或深度等的千分尺。②电子千分尺。也叫数显千分尺,测量系统中应用了光栅测长技术和积体电路等。电子千分尺是20世纪70年代中期出现的,用于外径测量。 螺旋测微器的组成 螺旋测微器组成部分图解图上A为测杆,它的一部分加工成螺距为0.5mm的螺纹,当它在固定套管B的螺套中转动时,将前进或后退,活动套管C和螺杆连成一体,其周边等分成50个分格。螺杆转动的整圈数由固定套管上间隔0.5mm的刻线去测量,不足一圈的部分由活动套管周边的刻线去测量。所以用螺旋测微器测量长度时,读数也分为两步,即(1)从活动套管的前沿在固定套管的位置,读出整圈数。(2)从固定套管上的横线所对活动套管上的分格数,读出不到一圈的小数,二者相加就是测量值。
螺旋测微器的尾端有一装置D,拧动D可使测杆移动,当测杆和蚂敬被测物相接后的压力达到某一数值时,棘轮将滑动并有咔、咔的响声,活动套管不再转动,测杆也停止前进,这时就可以读数了。
不夹被测物而使测杆和砧台相接时,活动套管上的零线应当刚好和固定套管上的横线对齐。实际操作过程中,由于使用不当,初始状态多少和上述要求不符,即有一个不等于零的读数。所以再使用之前必须要先调零。 螺旋测微器原理和使用 螺旋测微器的读数螺旋测微器是依据螺旋放大的原理制成的,即螺杆在螺母中旋转一周,螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离。因此,沿轴线方向移动的微小距离,就能用圆周上的读数表示出来。螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm,可动刻度有50个等分刻度,可动刻度旋转一周,测微螺杆可前进或后退0.5mm,因此旋转每个小分度,相当于测微螺杆前进或推后0.5/50=0.01mm。可见,可动刻度每一小分度表示0.01mm,所以以螺旋测微器可准确到0.01mm。由于还能再估读一位,可读到毫米的千分位,故又名千分尺。
测量时,当小砧和测微螺杆并拢时,可动刻度的零点若恰好与固定刻度的零点重合,旋出测微螺杆,并使小砧和测微螺杆的面正好接触待测长度的两端,那么测微螺杆向右移动的距离就是所测的长度。这个距离的整毫米数由固定刻度上读出,小数部分则由可动刻度读出。
1.B 2.A 3.A 4.C 5.D
(一)调整迈克尔逊干涉仪,观察非定域干涉、等倾干涉的条纹
① 对照实物和讲义,熟悉仪器的结构和各旋钮的作用;
② 点燃He—Ne镭射器,使镭射大致垂直M1。这时在屏上出现两排小亮点,调节M1和M2背面的三个螺钉,使反射光和入射光基本重合(两排亮点中最亮的点重合且与入射光基本重合)。这时,M1 和M2大致互相垂直,即M1/、M2大致互相平行。
③ 在光路上放入一扩束物镜组,它的作用是将一束镭射汇聚成一个点光源,调节扩束物镜组的高低、左右位置使扩束后的镭射完全照射在分光板G1上。这时在观察屏上就可以观察到干涉条纹(如完全没有,请重复上面步骤)再调节散物裂M1下面的两个微调冲闭螺丝使M1/、M2更加平行,屏上就会出现非定域的同心圆条纹。
④ 观察等倾干涉的条纹。
(二)测量He—Ne镭射的波长
① 回到非定域的同心圆条纹,转动粗动和微动手轮,观察条纹的变化:从条纹的“涌出”和“陷入”说明M1/、M2之间的距离d是变大?变小?观察并解释条纹的粗细、疏密和d的关系。
② 将非定域的圆条纹调节到相应的大小(左边标尺的读数为32mm附近),且位于观察屏的中心。
③ 转动微动手轮使圆条纹稳定的“涌出”(或“陷入”),确信已消除“空回误差”后,找出一个位置(如刚刚“涌出”或“陷入”)读出初始位置d1。
④ 缓慢转动微动手轮,读取圆条纹“涌出”或“陷入”中心的环数,每50环记录相应的d2、d3、d4……
⑤ 反方向转动微动手轮,重复②、③记录下“陷入”(或“涌出”)时对应的di/。
⑥ 资料记录参考表(如上),按公式计算出He—Ne镭射的波长。用与其理论值相比较得出百分差表示出实验结果。
一般情况是这样的。
顾名思义,大学物理实验中单次测量就是指测量一次。单次测量中,没有随机误差,所以不需要计算A类不确定度,只需要计算B类不确定度。
测量是按照某种规律,用资料来描述观察到的现象,即对事物作出量化描述。测量是对非量化实物的量化过程。在机械工程里面,测量指将被测量与具有计量单位的标准量在数值上进行比较,从而确定二者比值的实验认识过程。
测量的主要要素有:
1.测量的客体即测量物件:主要指几何量,包括长度、面积、形状、高程、角度、表面粗糙度以及形位误差等。由于几何量的特点是种类繁多,形状又各式各样,因此对于他们的特性,被测引数的定义,以及标准等都必须加以研究和熟悉,以便进行测量。
2.计量单位:我国国务院于1977年5月27日颁发的《中华人民共和国计量管理条例(试行)》第三条规定中重申:“我国的基本计量制度是米制(即公制),逐步采用国际单位制。”1984年2月27日正式公布中华人民共和国法定计量单位,确定米制为我国的基本计量制度。在长度计量中单位为米(m),其他常用单位有毫米(mm)和微米(μm)。在角度测量中以度、分、秒为单位。
3.测量方法:指在进行测量时所用的按类叙述的一组操作逻辑次序。对几何量的测量而言,则是根据被测引数的特点,如公差值、大小、轻重、材质、数量等,并分析研究该引数与其他引数的关系,最后确定对该引数如何进行测量的操作方法。
4.测量的准确度:指测量结果与真值的一致程度。由于任何测量过程总不可避免地会出现测量误差,误差大说明测量结果离真值远,准确度低。因此,准确度和误差是两个相对的概念。由于存在测量误差,任何测量结果都是以一近似值来表示。
螺旋测位器的原理是一个螺钉,它每转一圈,伸出或缩排0.5mm
那么接示波器的换能器是不是没工作,或者故障
全息光栅的制作(实验报告)完美版 (2009-10-12 23:25:34)转载
标签: 光栅 干片 发散镜 双缝 白屏 教育
设计性试验看似可怕,但实际操作还是比较简单的~
我的实验报告,仅供参考~
实验报告封面
全息光栅的制作
一、 实验任务
设计并制作全息光栅,并测出其光栅常数,要求所制作的光栅不少于每毫米100条。
二、 实验要求
1、设计三种以上制作全息光栅的方法,并进行比较。
2、设计制作全息光栅的完整步骤(包括拍摄和冲洗中的引数及注意事项),拍摄出全息光栅。
3、给出所制作的全息光栅的光栅常数值,进行不确定度计算、误差分析并做实验小结。
三、 实验的基本物理原理
1、光栅产生的原理
光栅也称衍射光栅,是利用多缝衍射原理使光发生色散(分解为光谱)的光学元件。它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃或金属片。光栅的狭缝数量很大,一般每毫米几十至几千条。单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉,形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样,这些锐细而明亮的条纹称作谱线。谱线的位置随波长而异,当复色光通过光栅后,不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果(如图1)。
图1
2、测量光栅常数的方法:
用测量显微镜测量;
用分光计,根据光栅方程d·sin =k 来测量;
用衍射法测量。镭射通过光栅衍射,在较远的屏上,测出零级和一级衍射光斑的间距△x及屏到光栅的距离L,则光栅常数d= L/△x。
四、 实验的具体方案及比较
1、洛埃镜改进法:
基本物理原理:洛埃镜的特点是一部分直射光和另一部分反射镜的反射光进行干涉,如原始光束是平行光,则可增加一全反镜,同样可做到一部分直射光和一部分镜面反射光进行干涉,从而制作全息光栅。
优点:这种方法省去了制造双缝的步骤。
缺点:光源必须十分靠近平面镜。
实验原理图:
图2
2、杨氏双缝干涉法:
基本物理原理:S1,S2为完全相同的线光源,P是萤幕上任意一点,它与S1,S2连线的中垂线交点S'相距x,与S1,S2相距为rl、r2,双缝间距离为d,双缝到萤幕的距离为L。
因双缝间距d远小于缝到屏的距离L,P点处的光程差:
图3
δ=r2-r1=dsinθ=dtgθ=dx/L sinθ=tgθ
这是因为θ角度很小的时候,可以近似认为相等。
干涉明条纹的位置可由干涉极大条件δ=kλ得:
x=(L/d)kλ,
干涉暗条纹位置可由干涉极小条件δ=(k+1/2)λ得:
x=(D/d)(k+1/2)λ
明条纹之间、暗条纹之间距都是
Δx =λ(D/d)
因此干涉条纹是等距离分布的。
而且注意上面的公式都有波长引数在里面,波长越长,相差越大。
条纹形状:为一组与狭缝平行、等间隔的直线(干涉条纹特点)d= L/△x
优点:使用镭射光源相干条件很容易满足。
缺点:所需的实验仪器较复杂,不易得到。
实验原理图:
图4
3、马赫—曾德干涉仪法:
基本物理原理:只要调节光路中的一面分光镜的方位角,就可以改变透射光和反射光的夹角,从而改变干涉条纹的间距。
优点:这种方法对光路的精确度要求不高,实验效果不错,易于学生操作。
缺点:这种方法对光路的精确度要求不高,实验可能不够精确。
实验原理图:
图5
五、 仪器的选择与配套
综合考虑各方面条件,本次试验采用马赫—曾德干涉仪法,所需的实验仪器有He-Ne镭射发射器1架、发散镜1面、凸透镜1面、半反半透镜2面、全反镜2面和白屏、光阑各一、拍摄光栅用的干片若干、架子。
六、 实验步骤
(一)制作全息光栅
1.开启He-Ne镭射发射器,利用白屏使镭射束平行于水平面。
2.调节发散镜和镭射发射器的距离使镭射发散。
3.调节凸透镜和发散镜的距离使之等于凸透镜的焦距,得到平行光。
4. 调节2面半反半透镜和2面全反镜的位置和高度,使它们摆成一个平行四边形(如图5)。
5.调节半反半透镜和全反镜上的微调旋钮,使得到的2个光斑等高,且间距为4-6cm。
6. 测出实验中光路的光程差△l。
(在实验中我们测得的光路的光程差△l=1.5cm)
(二)拍摄全息光栅
1.挡住镭射束,把干片放在架子上,让镭射束照射在干片上1-2秒,挡住镭射束,把干片取下带到暗房中。
2.把干片泡在显影液中适当的时间(时间长度由显影液的浓度决定),取出,用清水冲洗,在泡在定影液中约5分钟。取出,冲洗后晾干。
3.用镭射束检验冲洗好的干片,若能看见零级、一级的光斑,说明此干片可以用于测定光栅常数。
(三)测定所制光栅的光栅常数
实际图:
此图参照老师所给实验内容报告上的图来画
图6
原始资料表:
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
计算过程:
七、实验注意事项
1、不要正对着镭射束观察,以免损坏眼睛。
2、半导体镭射器工作电压为直流电压3V,应用专用220V/3V直流电源工作(该电源可避免接通电源瞬间电感效应产生高电压的功能),以延长半导体镭射器的工作寿命。
C. 光波的波长是怎样测量出来的
光的波长可以用双缝干涉的方法测量出来。
由公式λ=d*△x/L计算光的波长。
式中,d是双缝之间的距离,L是缝与荧光屏的距离,△x是相邻干涉条纹之间的距离,它们均能被测量出来,带入公式就可以算出来。
D. 哪些方法可以测单色光波长
用迈克尔逊干涉条纹测量激光波长
公式是:Δx=(l/d)·λ
其中Δx表示两条相邻亮纹(或暗纹)间距离;l表示双缝与屏间距离;d双缝间距离;λ表示单色光波长。
用牛顿环测量单色光的波长
牛顿环是典型的等厚薄膜干涉.
R=[r(k+m)-r(k)]/(mλ)
R为牛顿环的曲率半径,r(k+m)和r(k)分别为第k+m和第k个环的半径,其中括号中的字母是脚标,知道打不出来= =
因此m是这两个环之间相差几个环
λ是所需要的波长
E. 大学物理实验中有哪几种测量光波波长的方法 急~
干涉法,衍射法,这两个是测量波长的最基本的方法,其中各自衍生出许多测量方法,比如光栅,比如干涉仪,比如单缝,比如金属丝,等等。
光通过双缝干涉仪上的单缝和双缝后,得到振动情况完全相同的光,它们在双缝后面的空间互相叠加会发生干涉现象。如果用单色光照射,在屏上会得到明暗相间的条纹;如果用白光射,可在屏上观察到彩色条纹。
本实验要测单色光的波长,光源发生的光经滤色片成为单色光,单色光通过双缝变成频率相同、相位差恒定的相干光,干涉后产生明暗相同的等间距直条纹,条纹的间距与相干光源的波长有关。
设双缝宽d,双缝到屏的距离为L,相干光源的波长为λ,则产生干涉图样中相邻两条亮(或暗)条纹之间的距离△x,由此得: λ=L△x /d,因此只要测得d、L,△x即可测得波长。
相干光源的产生用“一分为二”的方法,用单缝取单色光,再通过双缝,单色光由滤光片获得。△x的测量可用测量头完成,测量头由目镜,划板,手轮等构成,通过测量头可清晰看到干涉条纹,分划板上中间有刻线。
以此为标准,并根据手轮的读数可求得△x,由于△x较小,可测出几条亮(或暗)条纹的间距a,则相邻两条闻之间的距离△x=a/n。
(5)一种测量光波长的方法扩展阅读:
光波具有波粒二象性,也就是说从微观来看,由光子组成,具有粒子性;从宏观来看又表现出波动性。根据量子场论(或者量子电动光波是一种特定频段的电磁波力学),光子是电磁场量子化之后的直接结果。
光的粒子性揭示了电磁场作为一种物质,是与分子、原子等实物粒子一样,有其内在的基本结构(组成粒子)的。而在经典的电动力学理论中,是没有“光子”这个概念的。
光波作为一种特定频段是电磁波,其颜色与频率有关。可见光中紫光频率最大,波长最短。红光则刚好相反。
F. 大学物理实验中有哪几种测量光波波长的方法 急~
干涉法,衍射法,这两个是测量波长的最基本的方法,其中各自衍生出许多测量方法,比如光栅,比如干涉仪,比如单缝,比如金属丝,等等。
光通过双缝干涉仪上的单缝和双缝后,得到振动情况完全相同的光,它们在双缝后面的空间互相叠加会发生干涉现象。如果用单色光照射拆清则,在屏上会得到明暗相间的条纹;如果用白光射,可在屏上观察到彩色条纹。
本实验要测单色光的波长,光源发生的光经滤色片成为单色光,单色光通过双缝变成频率相同、相位差恒定的相干光,干涉后产生明暗相同的等间距直条纹,条纹的间距与相干光源的波长有关。正弯
设双缝宽d,双缝到屏的距离为L,相干光源的波长为λ,则产生干涉图样中相邻两条亮(或暗)条纹之间的距离△x,由此得: λ=L△x /d,因此只要测得d、L,△x即可测得波长。
相干光源的产生用“一分为二”的方法,用单缝取单色光,再通过双缝,单色光由滤光片获得。△x的测量可用测量头完成旅棚,测量头由目镜,划板,手轮等构成,通过测量头可清晰看到干涉条纹,分划板上中间有刻线。
以此为标准,并根据手轮的读数可求得△x,由于△x较小,可测出几条亮(或暗)条纹的间距a,则相邻两条闻之间的距离△x=a/n。
(6)一种测量光波长的方法扩展阅读:
光波具有波粒二象性,也就是说从微观来看,由光子组成,具有粒子性;从宏观来看又表现出波动性。根据量子场论(或者量子电动光波是一种特定频段的电磁波力学),光子是电磁场量子化之后的直接结果。
光的粒子性揭示了电磁场作为一种物质,是与分子、原子等实物粒子一样,有其内在的基本结构(组成粒子)的。而在经典的电动力学理论中,是没有“光子”这个概念的。
光波作为一种特定频段是电磁波,其颜色与频率有关。可见光中紫光频率最大,波长最短。红光则刚好相反。