什么？
竟然能用尺子量出激光波長(zhǎng)
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(guò)程
安全提示
實(shí)驗(yàn)中用到激光，使用時(shí)請(qǐng)注意安全
小朋友請(qǐng)?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(xiàn)之間的距離d，并測(cè)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(xiàn)、反射光線(xiàn)和多級(jí)干涉條紋的光斑。這里需要提醒大家，光斑越小越容易測(cè)量哦。
干涉條紋
測(cè)量直射光線(xiàn)光斑與反射光線(xiàn)的光斑之間的距離d1，及反射光線(xiàn)的光斑與一級(jí)干涉條紋的光斑之間的距離d2。
測(cè)量中
使用公式
計(jì)算出光波波長(zhǎng)。
原理解說(shuō)
有一天老師讓大家測(cè)量一張紙的厚度，而聰明的小明數(shù)了一百?gòu)埣?，測(cè)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(cè)出光波波長(zhǎng)呢？當(dāng)然是不行的，如此測(cè)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(zhǎng)λ 時(shí)，有光強(qiáng)極大值，此極大值稱(chēng)為 k 級(jí)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?cè)诠馄辽峡吹降?k級(jí)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(jiàn)。
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?？芍肷涔夂头瓷涔庵g夾角為2θ0，反射光和一級(jí)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(cè)量數(shù)據(jù)就可以得到激光波長(zhǎng)了！大家測(cè)量的結(jié)果有落在可見(jiàn)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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