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激光波长测量实验

2019-08-07 08:57:00

第1步：需要哪些材料

观察激光或强烈的准直光束可能会让你失明。在可能的情况下，我会建议使用彩色过滤安全眼镜，以防止杂散光束损坏你的眼睛。

激光指针通常作为“猫玩具”出售，并且我很乐意用这个来逗我的猫，但我发现绿色的一个非常强大（几乎看不到太亮）。他们还声称功率小于5 mW，但我发现每种颜色的强度之间存在很大的差异（我可能会用一个光功率计来测量这个单独的指令吗？）。我怀疑这个标签是否与现实相符，我们很快就会发现，当我们测量波长时。

我为实验买了以下材料：

x3激光指针（红色），绿色，蓝色）

一个反击支架

衍射光栅滑块（每毫米500行）

纸和笔

斗牛犬把手

测量标尺

安全眼镜

步骤2：设备设置

应设置支架，使激光指示器向下朝向衍射光栅。激光将穿过光栅并投射到底部（屏幕）的一张纸上。要进行此设置，请按照以下简单步骤操作：

在支架底部放置一张纸以制作屏幕

将脱水缸支架的下臂放在一边

将衍射光栅安装到下臂并用斗牛把握住它

将上臂放在衍射光栅上方

将激光器安装到上臂，使其瞄准，使光束穿过衍射光栅

放上你的安全装置，然后准备开枪激光！

第3步：实验

要找到需要测量条纹的激光波长分离。要做到这一点，请遵循以下方法：

当激光击中纸张（屏幕）时，用笔在其中写下光点（这些称为指尖）。确保你写下中间和两侧的文字。

对每种颜色重复步骤1，在纸上标记条纹

一旦你完成所有激光的操作，测量中间边缘和它旁边的第一个边缘之间的距离（这被称为一阶边缘）。

（你会发现图片之间存在差异以及我之后在结果中记录的内容。这是因为我这样做了几次以确定测量中的不确定性。

但这与波长有什么关系？方程是lambda =（a * x）/d，其中’lambda‘是以米为单位的波长，’a‘是衍射光栅中的狭缝之间的距离，’x‘是条纹分离，’d‘是屏幕和光栅之间的距离。所有这些都可以替代方程式来为您提供波长。

但您可能会问“我怎么知道’是‘什么’？”。好吧，如果我们知道光栅每毫米有500‘线’，那意味着每米有500，000线。如果我们将1m除以500，000行，我们得到它们之间的距离为2μm。与x和d一起，我们现在可以计算波长。

请记住，所有这些距离都以米为单位。波长通常表示为纳米（10 ^ -9 m），因此您需要考虑是否要将答案转换为纳米级或简单表达时间为10 ^ -9。

步骤4：结果

我重复此实验，以获得此示意图以生成上图。在表格中，您可以看到两行（最小和最大）。这些是激光器本身指示的最大和最小波长，所以我知道波长应该是什么，看看我是否得到正确的答案。

看看计算，我的测量不在于最大和最小界限但它们至少是一致的。测量值与预期值之间的差异在4％到10％之间。我没有进行完全不确定性测量，但很明显测量技术会引入不确定性（即测量到屏幕的距离不完全垂直等）。即使有一些无法解释的错误，我相信这是对实际波长的公平表示，并且完美地展示了双缝实验。