什么?竟然能用尺子量出激光波长

作者: 柳迪潇&Mei

来源: 中科院物理所

发布日期: 2020-10-31 14:34:47

本文介绍了一个使用普通钢尺测量激光波长的实验,通过光栅掠入射法和干涉条纹的测量,结合光栅方程计算出激光波长。

什么?竟然能用尺子量出激光波长?是物理所的特制尺子吗?不是,就是普通的钢尺哦。实验器材包括所标杯、钢尺、激光笔。实验过程中,将钢尺摆在桌子边缘,读出钢尺刻线之间的距离d,并测量出钢尺到光屏的距离D。用激光笔照射钢尺边缘,调整入射光,使其与钢尺夹角较小,并能同时看到直射光线、反射光线和多级干涉条纹的光斑。这里需要提醒大家,光斑越小越容易测量哦。

干涉条纹测量直射光线光斑与反射光线的光斑之间的距离d1,及反射光线的光斑与一级干涉条纹的光斑之间的距离d2。使用公式计算出光波波长。原理解说中提到,光栅是由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件,而钢尺上的刻度正好构成了一个光栅。当我们用激光照射钢尺的边缘时,一部分光直接照射至光屏上,另一部分照射至钢尺表面发生干涉。光栅掠入射示意图中,设A和B为相邻两刻度,相距d。

设入射光与钢尺夹角为α,出射光与钢尺夹角为β。由光学原理可知,当在相邻两刻度上的光程相差k倍波长λ时,有光强极大值,此极大值称为k级条纹。有光栅方程:dcosα-dcosβ=kλ。当k=0时,α=β,入射角等于反射角,为几何反射光。当k>0时,为我们在光屏上看到的+k级条纹。当k<0时,由于实验中α足够小,故条纹不可见。本次实验中我们使用的是k=0和k=1时的条纹,设其出射角分别为θ0和θ1。

可知入射光和反射光之间夹角为2θ0,反射光和一级条纹之间的夹角为θ1-θ0。故由几何关系有:d1/2D=tanθ0,d2/D+d1/2D=tanθ1。带入光栅方程,得到d(cosθ0-cosθ1)=λ。由以上三式解得带入测量数据就可以得到激光波长了!大家测量的结果有落在可见光区间吗?

UUID: 008fca06-d299-4f8f-bc66-c1f9e730c442

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/中科院物理所公众号-pdf2txt/2020/中科院物理所_2020-10-31_什么?竟然能用尺子量出激光波长 | 正经玩.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0034 元