实验一用光学方法测量金属丝样品的直径D 实验报告.doc

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1、实验一用光学方法测量金属丝样品的直径D——实验报告实验成员：叶阳崔怡洲张心羽实验日期：2015年12月15日【实验目的】1.掌握光导轨的使用方法。2.熟悉测量金属丝直径的几种几何模型。3.掌握衍射法测量金属丝直径的原理。【实验原理】图1几何模型图1为常规的夫琅和费衍射。把金属丝当成一个平面的狭缝，两条光线射到狭缝边缘上，可以认为它们互相叠加产生衍射。由直径为D的狭缝边缘发出的两条光线的光程差为△s1(ψ)=Dsinψ图2夫琅和费单缝衍射如图2，S为单色光源，L1，L2为透镜。光线在L2的后焦面上叠加形成一

2、组平行于单缝的明暗相间的衍射条纹。当使用激光器作光源时，由于激光的准直性很好，可将透镜L1去掉。如果接收屏远离金属丝（z＞＞D），则透镜L2也可省略（见图3）。因为tanθ=x/z，且角很小，故tanθ≈sinθ，各级暗条纹衍射角应为sinθ=kλ/D由此可以求得金属丝直径为D=其中k是暗条纹级数，z为金属丝与测量平面间的距离，XK为第k级暗条纹距中央主极大的距离。【实验仪器和器材】光导轨，一维滑座，二维可调滑座，半导体激光，金属细丝，测微目镜等。【实验内容】1.调节光导轨上各装置，使光导轨水平，且使半导

3、体激光、金属细丝、测微目镜的中心在一条与光导轨平行的直线上。2.打开半导体激光，使其通过金属细丝。保证用测微目镜观察时看到衍射花样主极大的中心在十字交叉线上。3.旋转测微目镜自带的螺旋器，分别读出k=1,2,3,4,5时的XK。4.重复步骤2,3四次，记录数据。【实验数据】1、原始数据。x/10-6mk12345x130.0070.30120.00172.70218.10x228.0064.30116.30171.10218.10x327.5067.00115.40167.70215.80x435.207

4、2.60122.90174.20223.80x533.1071.10123.60175.00223.8030.7669.06119.52172.14219.922、其他参数。金属丝与测微目镜间的距离Z=1.2m，半导体激光的波长λ=6.5×10-7m.3、数据处理。由金属丝直径公式D=得D1=0.254×10-3mD2=0.226×10-3mD3=0.196×10-3mD4=0.181×10-3mD5=0.177×10-3m所以得金属丝直径D=（D1+D2+D3+D4+D5）/5=0.207×10-3m【

5、注意事项】1、在实验前要将光导轨调节水平，并使半导体激光、金属丝、测微目镜的中心在一条与光导轨平行的直线上。2、每次从k=1开始读数时都要重新调节螺旋，使衍射花样主极大的中心与十字交叉线的中心重合。3、每次读暗纹的读数时都要保证在暗纹的中心。4、进行五次平行实验，取平均值，减少误差。