金屬絲直徑的測(cè)量

金屬絲直徑的測(cè)量第1頁，共15頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)55分，星期三主要內(nèi)容實(shí)驗(yàn)裝置單縫衍射和光柵衍射的實(shí)驗(yàn)原理測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)論江漢大學(xué)文理學(xué)院第2頁，共15頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)55分，星期三

實(shí)驗(yàn)需要的器材江漢大學(xué)文理學(xué)院

1.螺旋測(cè)微器2.游標(biāo)卡尺3.氦氖激光器4.帶金屬絲的夾具（光柵,單縫）5.顯示屏第3頁，共15頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)55分，星期三光柵江漢大學(xué)文理學(xué)院實(shí)驗(yàn)裝置D第4頁，共15頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)55分，星期三江漢大學(xué)文理學(xué)院當(dāng)一束平行光透過狹縫照到顯示屏上，會(huì)出現(xiàn)明暗相間的條紋。暗條紋是以光軸為對(duì)稱軸，呈等間隔、左右對(duì)稱分布，中央亮條紋的寬度可用兩條暗條紋間的間距確定。則暗紋中心

(k=1,2,3….)（1）如果已知光的波長(zhǎng)λ，測(cè)得第k級(jí)暗條紋的位置△x，可得單縫的寬度計(jì)算公式

a=(λkD)/△x（2）單縫衍射原理第5頁，共15頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)55分，星期三江漢大學(xué)文理學(xué)院中央明紋寬度x1一級(jí)明紋一級(jí)明紋寬度X2條紋示意圖第6頁，共15頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)55分，星期三①已知氦氖光波波長(zhǎng)λ=632.8nm，測(cè)得顯示屏到夾具的距離D=214.5cm，實(shí)驗(yàn)測(cè)得單縫明紋寬度（mm）中央條紋X1一級(jí)條紋X239.3219.62江漢大學(xué)文理學(xué)院第7頁，共15頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)55分，星期三

計(jì)算出單縫明紋平均寬度

△X=（X1+X2）/3

=(39.62mm+19.62mm)/3=19.65mm

根據(jù)公式(2)計(jì)算出金屬絲的直徑

a1=(Dλ)/△X

=（2145mmx632.8nm)/19.65mm=0.069mm江漢大學(xué)文理學(xué)院第8頁，共15頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)55分，星期三江漢大學(xué)文理學(xué)院光柵衍射原理光柵常數(shù)d=不透光寬度a+透光寬度b當(dāng)一束波長(zhǎng)為λ的平行光垂直投射到光柵平面，光波將在每個(gè)狹縫處發(fā)生衍射，經(jīng)過所有狹縫衍射的光波又彼此發(fā)生干涉，得到衍射光的干涉條紋，根據(jù)光柵衍射理論，得到光柵方程

(k=1,2,3….)（3）

第9頁，共15頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)55分，星期三三倍光柵明紋間距y江漢大學(xué)文理學(xué)院第10頁，共15頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)55分，星期三②實(shí)驗(yàn)測(cè)得三倍光柵明條紋間距（mm）y1y2y38.328.208.42計(jì)算出光柵明條紋平均間距

△y=(y1+y2+y3)/9

=(8.32mm+8.20mm+8.42mm)/9=2.771mm

江漢大學(xué)文理學(xué)院第11頁，共15頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)55分，星期三已知光柵透光狹縫寬度b=0.420mm根據(jù)公式（2）計(jì)算出光柵常數(shù)

d=(Dλ)/△y=（2145mmx632.8nm)/2.771mm=0.4898mm計(jì)算出金屬絲的直徑

a2=d-b=0.0698mm江漢大學(xué)文理學(xué)院第12頁，共15頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)55分，星期三③用螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬絲的直徑（mm）Z1Z2Z30.0700.0690.071金屬絲的平均直徑

a3=(Z1+Z2+Z3)/3=（0.070mm+0.069mm+0.071mm）/3=0.070mm江漢大學(xué)文理學(xué)院第13頁，共15頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)55分，星期三江漢大學(xué)文理學(xué)院分析計(jì)算結(jié)果a1=0.069mm,a2=0.0698mm,a3=0.070mm,通過單縫衍射和光柵衍射測(cè)得的結(jié)果與真實(shí)值都很接近單縫衍射條紋寬,清晰,測(cè)量方便光柵衍射條紋間距窄,明條紋中心不易確定第14頁，共15頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)55分，星期三實(shí)驗(yàn)結(jié)論：利用單縫衍射和光柵衍射都可以有效地測(cè)量金屬絲的直徑。用這