什么？

竟然能用尺子量出激光波長

是物理所的特制尺子嗎？

不是，就是普通的鋼尺哦

實(shí)驗(yàn)器材

所標(biāo)杯、鋼尺、激光筆

實(shí)驗(yàn)過程

安全提示

實(shí)驗(yàn)中用到激光，使用時(shí)請注意安全

小朋友請?jiān)诖笕伺阃逻M(jìn)行實(shí)驗(yàn)

將鋼尺擺在桌子邊緣，讀出鋼尺刻線之間的距離d，并測量出鋼尺到光屏的距離D。

這是一張光路圖

用激光筆照射鋼尺邊緣，調(diào)整入射光，使其與鋼尺夾角較小，并能同時(shí)看到直射光線、反射光線和多級干涉條紋的光斑。這里需要提醒大家，光斑越小越容易測量哦。

干涉條紋

測量直射光線光斑與反射光線的光斑之間的距離d1，及反射光線的光斑與一級干涉條紋的光斑之間的距離d2。

測量中

使用公式

計(jì)算出光波波長。

原理解說

有一天老師讓大家測量一張紙的厚度，而聰明的小明數(shù)了一百張紙，測出了總共的厚度，再將其除以一百就完成了老師的任務(wù)。當(dāng)我們有一把鋼尺的時(shí)候，能不能也像聰明的小明一樣測出光波波長呢？當(dāng)然是不行的，如此測量需要邁克爾孫干涉儀的幫助，我們今天使用的原理是光柵掠入射法。

透射光柵（不是今天的主角）

光柵是由大量等寬等間距的平行狹縫構(gòu)成的光學(xué)器件，而鋼尺上的刻度正好構(gòu)成了一個(gè)光柵。當(dāng)我們用激光照射鋼尺的邊緣時(shí)，一部分光直接照射至光屏上，另一部分照射至鋼尺表面發(fā)生干涉。

光柵掠入射示意圖

如圖所示，設(shè) A 和 B 為相鄰兩刻度，相距 d 。設(shè)入射光與鋼尺夾角為 α ，出射光與鋼尺夾角為 β 。由光學(xué)原理可知，當(dāng)在相鄰兩刻度上的光程相差 k 倍波長λ 時(shí)，有光強(qiáng)極大值，此極大值稱為 k 級條紋。有光柵方程：dcosα-dcosβ=kλ。

當(dāng)k=0時(shí)，α=β入射角等于反射角，為幾何反射光。

當(dāng)k>0時(shí)，為我們在光屏上看到的+k級條紋。

當(dāng)k<0時(shí)，由于實(shí)驗(yàn)中α足夠小，故條紋不可見。

本次實(shí)驗(yàn)中我們使用的是k=0和k=1時(shí)的條紋，設(shè)其出射角分別為θ0和θ1。可知入射光和反射光之間夾角為2θ0，反射光和一級條紋之間的夾角為θ1-θ0。

故由幾何關(guān)系有：

d1/2D=tanθ0

d2/D+d1/2D=tanθ1

帶入光柵方程，得到

d(cosθ0-cosθ1)=λ

由以上三式解得

帶入測量數(shù)據(jù)就可以得到激光波長了！大家測量的結(jié)果有落在可見光區(qū)間嗎？

上期回顧

NO.226 今天是1024，我們整了點(diǎn) “float” | 正經(jīng)玩

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