激光论文wj.doc

贵州民族大学Gguizhou Minzu University激光原理课程论文论文题目: 迈克尔逊干涉测量铜材料膨胀温度 学院(系)： 信息工程学院 专 业： 光信息科学与技术 年 级： 2011级 姓 名： 王 晶 学 号： 201107040003 完成时间： 2013年 12 月 摘要给出了一种利用迈克尔逊激光干涉法测量已知膨胀系数的铜材料温度的实验设计及其操作方法，采用激光干涉法测量材料线膨胀系数的论文很多，但是从膨胀系数反推温度的实验却很少。关键词：线膨胀系数； 温度； 迈克尔逊干涉一般物体都具有热胀冷缩的特性，这是由于物体内的粒子运动会随温度改变，当温度上升时，粒子的振动幅度加大，使物体膨胀；当温度下降时，粒子的振动幅度便会减少，使物体收缩。就晶体状固体模型而言，这是因为物质中相邻粒子间的平均距离随温度的升高而增大引起的，固体的任何线度随温度的变化，都称为线膨胀。不同温度时相同材料的膨胀度就不同，此时测量材料内部的温度就比较困难。就可根据不同温度时引起不同的线膨胀度大小反推出固体内部的温度。 对一般的固体来讲，线膨胀长度L是很小的，需要借助精密位移测量系统来测量，常见的测量线膨胀系数的仪器是顶杆式膨胀计。这种膨胀计能够在较大的范围（231550）对固体材料的线膨胀系数进行测量，精度可达，但是，这种方法对长度测量的要求较低，精确度只能达到1um。二、 实验仪器 迈克尔逊干涉仪、 He-Ne 激光器及光源、小孔光阑、扩束镜（短焦距会聚镜）、毛玻璃屏等。 （图一）（图二）（图三）3、 实验原理 用 He-Ne 激光器做光源，使激光通过扩束镜会聚后发散，此时就得到了一个相关性很好的点光源，射到分光板 P1 和 P2 上后就将光分成了两束分别射到 M1 和 M2 上，反射后通过 P1 、 P2 就可以得到两束相关光，此时就会产生干涉条纹。 产生干涉条纹的条件，如图 2 所示， B 、 C 是两个相干点光源，则到 A 点的光程差 =AB-AC=BCcosi , 若在 A 点出产生了亮条纹，则 =2dcosi=k (k 为亮条纹的级数 ) ，因为 i 和 k 均为不可测的量，所以取其差值，即 =2 d/ k 。四丶 实验中遇到的问题由于实验环境和仪器的问题，在进行实验操作产生结果的的时候使左右两边移动的条纹数不相等， 第一次实验中右移动条纹数位4，向左移动的条纹为7，相差条纹数为4；第二次实验中向右移动的条纹数位5，向左移动的条纹数位6，相差条纹数位2；第三次实验中向右移动的条纹数位5，向左移动的条纹数位7.相差条纹数为2；向右移动数向左移动数相差条纹数第一次473第二次562第三次572伍丶 实验中遇到的问题 于是我们开始讨论并提出啦猜想，在第一次实验中由于实验室开启来空调，导致室温提高，影响啦实验结果，第二个猜想是不是铜片加热程度不一样，导致热涨冷缩程度不一样，在加热和冷却中因为受热程度不均，导致在冷却时铜片收索不一样。六 丶 解决问题 通过查阅资料明白：如果是均匀介质，那不管它温度高低、是否正在流动，光线都沿直线传播。仅当光线照射到不同介质的交界面上，或者说介质的密度发生变化了，关会产生折射象，就不沿直线传播了；表明影响光线传播的是介质， 在通过半透半反镜后光沿着直线传播，故温度对其变化可以忽略不计；2丶 我们将实验中使用的加热装置上的铜丝重新进行啦缠绕后，尽量使其间隙变小后又在一次进行啦测量结果如下表：向右移动数向左移动数相差条纹数第一次561第二次572第三次65-1（向左移动数-向右移动数=相差条纹数）通过实验结果证明，因加热程度不一样，的确会导致条纹数的变化。七丶 实验心得与体会感想：迈克尔逊和莫雷以迈克尔逊干涉仪为基础共同进行了著名的迈克耳逊莫雷实验，这个试验排除了以太的存在，为狭义相对论的诞生提供了基础，同时迈克尔逊也因此获得1907年的诺贝尔奖，足可见迈克尔逊干涉仪的重要性。时至今日，迈克尔逊干涉仪作为紧密测量仪器的始祖，其地位不但没有降低，而是在科学界和生活中继续发挥着重要的作用。在传统精密测量方面，迈克尔逊干涉仪可以用来进行微小位移量和微振动的测量，进行压电材料的逆压电效应研究，实现纳米量级位移的测量、薄透明体的厚度及折射率的同时测量、气体浓度的测量和引力波探测，组装后也能测量微小的角度。一个迈克尔杰克