确定光的波长
设备清单
- 决议测量设备:
- 米尺= 1毫米
- 游标卡尺= 0.01 mm
杨氏双缝实验
这个实验的总体目标是研究狭缝和屏幕之间的距离,D,条纹宽度,w
- 独立变量=条纹宽度,w
- 因变量=缝隙与屏幕之间的距离,D
- 控制变量
- 激光的波长,λ
- 狭缝分离,年代
方法
仪器的设置需要测量条纹宽度w的不同值的D
- 通过将激光和狭缝固定在一个蒸馏架上来设置仪器,并将屏幕放置在D0.5米是用米尺测量的吗
- 把房间调暗,打开激光
- 用游标卡尺从中心条纹测量到许多条纹,然后除以条纹宽度的数量,得到条纹宽度,w
- 增加距离D增加0.1米,重复这个过程,每次增加0.1米,直到1.5米左右
- 重复实验两次以上,计算并记录每段距离的平均条纹宽度wD
- 一个示例表可能是这样的:
结果分析
- 条纹间距方程为:
- 地点:
- w=每条条纹之间的距离(m)
- λ=激光的波长(m)
- D=狭缝到屏幕的距离(m)
- 年代=狭缝间距(m)
- 将其与直线方程y = mx进行比较
- y =w(m)
- x =D(m)
- 梯度=λ/年代(无单位)
- 绘制图w反对D画一条最合适的线
- 激光的波长等于梯度乘以狭缝间距
λ =梯度× s
衍射光栅的干涉
这个实验的总体目标是用衍射光栅计算激光的波长
- 独立变量=最大值之间的距离,h
- 因变量=法线与各阶之间的夹角,θn(其中n = 1,2,3等)
- 控制变量
- 缝隙和屏幕之间的距离,D
- 激光波长λ
- 狭缝分离,d
方法
仪器的设置需要测量在不同角度θ的极大值h之间的距离
- 把激光放在一个蒸馏架上,衍射光栅放在它前面
- 使用一个固定的正方形,以确保光束在正常入射时通过光栅,并垂直地满足屏幕
- 设定距离D格栅与丝网之间用米尺保持1.0米
- 把房间调暗,打开激光
- 识别零阶最大值(中心光束)
- 测量距离h到最近的两个一阶极大值(即n = 1, n = 2)使用游标卡尺
- 计算这两个值的平均值
- 测量距离h增加订单
- 对每毫米有不同数量的狭缝的衍射光栅重复此步骤
- 一个示例表可能是这样的:
结果分析
衍射光栅方程为:
nλ=dsinθ
- 地点:
- n=衍射图案的顺序
- λ=激光的波长(m)
- d=两缝之间的距离(m)
- θ=法线与最大值之间的夹角
- 缝间的距离等于:
- 在哪里
- N=每米缝数(m1)
- 由于这个角度并不小,所以必须用三角函数来计算,并测量最大值、h,以及缝隙与屏幕之间的距离,D
- 计算平均值θ每个订单的值
- 计算激光波长的平均值,并将该值与接受的波长进行比较
- 对于标准的校红激光器来说,这通常是635 nm
实验评估
系统误差:
- 确保使用设定的方框,以避免测量条纹宽度时出现视差误差
- 使用光栅与更多的线每毫米将导致更大的值h。这降低了它的百分比不确定性
- 条纹间距可以是主观的,取决于它在屏幕上的强度,因此,采取多次测量w而且h(3-8之间),然后求平均值
- 使用游标尺记录距离w而且h减少百分比不确定性
- 减少不确定性w而且h通过测量所有可见的条纹并除以条纹的数量
- 增加光栅与丝网的距离D增加条纹分离(尽管这可能会降低到达屏幕的光强度)
- 在一个黑暗的房间里进行实验,这样边缘就清晰了
安全注意事项
- 激光器应该是2级,最大输出不超过1mw
- 不允许激光束照进任何人的眼睛
- 清除房间内的反射面,以确保没有激光反射到任何人的眼睛
工作的例子
一个学生研究由两个不同的衍射光栅产生的干涉图样。使用的一个光栅标记为100狭缝/ mm,另一个标记为300狭缝/ mm。光栅与屏幕之间的距离测量为3.75 m。学生记录了通过单色激光源通过每个光栅后相邻极大值之间的距离。这些结果如下表所示。计算激光的平均波长,并将其与公认的635 nm进行比较。评估该结果的不确定性百分比。