用钢尺测量激光器波长

1、用钢尺测量激光波长一、引言激光作为单色性、方向性优异的相干光源，近年来广泛应用于各种科学实验。 但是，根据激光材料，激光被分类为冷酷的种类，激光器的特性也不同，例如是最重要的特性中心波长。 我们在使用激光器之前需要知道其波长，当然现代实验室里各种精密仪器都能轻松测量激光器的波长，但是如果不依赖实验室这些个的仪器，日常生活中常用的仪器能够测量激光器的波长吗？ 在此，为配合激光的波动性，介绍仅用我们日常生活中使用的钢尺就能更正确测量激光波长的方案。 普通钢尺在日常生活中经常用来测量物体的长度，如果有精巧的实验方案，用小钢尺就能完全准确地测量激光的波长。 这听起来完全是“不可思议”。 只要能巧妙地利

2、用光的波动性，这个奇迹就能完全创造出来。 而且，本试验所需器材简单易找，完全符合日常生活，“从生活到物理”的新课程理念。 在学生处作为“探究性”实验的好极了素材。2、正文部分1 )实验原理激光是一种方向性和单色性优良的光源，在试验中首先将钢尺固定在水平的桌面上，将激光的一部分照射到钢尺的切口，使一部分反射到与桌面垂直的墙上。 此时，通过对激光的入射角度进行微调整，在壁面显现出系列晶圆伊利石s。s。s。s。 等等。 这是因为激光在钢尺寸的两个切口之间的许多光滑表面上反射，而这些个的反射光线若相位相同则相互重叠在一起以在壁面上形成明亮的斑。 原理如图1所示。图1钢尺上有周期性排列的间隔为1mm的间

3、隔，也就是有钢尺的刻度，所以两刻度之间是表面光滑的钢面，可以很好地反射激光，但刻度表面黑色不光滑，所以不能很好地将激光看作反射光栅的具体实验原理如下图所示图2在图2a中放置激光发生器，所发生的激光以接近90度的入射角照射到bb(bb能够在钢尺的刻度和刻度之间的平滑面上反射激光)，bb非常小，能够与激光的波长进行比较，因此在反射和云同步衍射，2个衍射光的相位相同的情况下如图所示激光以与平面所成的角入射到平滑的平面，反射而到达光屏，其光路差如下在光路差为零时，此时，在触摸屏上出现的明亮的光斑是入射光直接反射的光斑，其亮度也大，在光路差正好为波长的整数倍时，2个衍射光的相位相同，在p点重叠变强，出现

4、明亮的光斑，另外一方面，光路差为半波长的奇数倍反射的明亮光点上有很多明亮的光点，分别与之等对应。 因此从上式可以看出其中d是钢尺上刻度间的距离，我们默认d为0.8mm。 因此，如果进行测定，就能够计算出激光波长。 从图1可以看出因此，我们可以通过测量从激光束的入射点到右屏幕的距离l和各个光点的高度h来获得，但是由于通过激光束的直接反射来获得最亮的光点，所以其角度是相等的。2 )实验步骤1 .用透明粘接录音带将钢尺固定在桌面上，钢尺垂直于墙面，有刻度的钢尺朝上，钢尺距离墙面约2m左右。2 .打开激光发生器，将激光放置在图1a所示的位置，激光可以照射到钢尺刻度，增加入射角度，入射角在88度到90度

5、的范围内。 此时，激光在钢尺刻度范围大幅增大，进一步细化入射角，在墙上看到一系列明亮斑点，固定激光。3 .用卷尺测量从激光向钢尺的入射点到壁面的垂直距离l，从下向上分别测量光斑的高度h0、h1、h2、h3。3 )实验装置精度1mm的一根钢尺，普通激光发生器一根，卷尺一根，录音带纸若干4 )实验摄影图片5 )计量资料计程仪d=0.8mm毫米l=2.1010m米(四个高度均相对于台式掌门人)6 )数据处理三.讨论和结果直接从激光射出的激光束照射到钢尺上反射形成干扰作用亮点的实质上是反射光栅模型，钢尺实际相当于在光泽度高的钢板上刻出一系列等间隔的平行细槽。 从实验数据的修正结果可以看出，用钢尺测量激

6、光波长时，实验方法虽然粗糙，但随机误差对测量结果的影响也很大。 但是，波长相对误差的比较表明，该方法的误差与传统实验方法的误差基本一致。 也就是说，这种看起来比较粗糙的方法也能够更准确地获得激光的波长。 因此，在科学实验、特别是工程技术的现场应用中，通过使用该方法，能够简洁且迅速地得到激光的波长值，或者作为分光装置使用，将入射光中不同波长的光分离而形成光谱变得容易，提高作业效率，用精密仪器进行测量的循环相反，作为反射光栅的不是钢尺，只要是其他表面上有一系列等间距平行切口的物体，利用本实验方法知道激光波长时，就能够最正确地测量这个间距的长度，为确定微小且难以用普通的手工工具测量的距离提供了简单的方法。 在实验过程中我们也面临很多问题，为了成功完成实验还是需要注意的，首先激光的选择应该选择功率大的激光，如果使用工具小的激光，钢尺表面就不是特别理想的镜面，也就是反射率特别高实验中另一个值得注意的地方是，通过控制激光的入射角度，激光必须以接近90度的入射角照射钢尺的刻度，如果以接近90