21届复赛(测量金属丝的直径)教学提纲.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,21届复赛(测量金属丝的直径),题目:测量金属丝的直径,【仪器与用具】,未知波长的激光器、凸透镜、待测金属丝、物屏、像屏、CD光盘、米尺、三角板、支架若干、金属夹等。,【实验内容】,1测量激光器的波长；,2测量待测金属丝的直径。,【要求】,1自己设计实验方法，根据需要从以上仪器与用具中选择合适的器材，采取适当方法和措施，尽量准确地测量。,2画出测量光路图，准确地反映出各器件间的位置、角度等关系，在图中注明各量。,3简述为提高测量准确性所采取的方法和措施。,4完整记录测量数据,写出计算公式，计算结果。,【说明】,1待测金属丝已装在物屏的中心孔处。,2CD光盘表面是一些在光滑平面上连续不断的“坑点”同心圆轨迹，其密度为每毫米625条,。,【注】,以卷面为评分依据,【,参考答案,】,一.半导体激光器波长的的测量,1.测量光路图：用反射光栅衍射的方法测量激光的波长。,2计算公式：,为入射角，,为衍射角。当入射光垂直光盘表面时，,=0，测量1级谱线衍射角，所以,由光栅衍射方程,其中,(,的标准值:23.96度),3.实验步骤,（1）将激光器、观察屏和光盘等按图中位置摆放，开始观察屏和光盘距离尽可能地近。,（2）将激光器出射口对准观察屏的中心孔。打开激光器电源,（3）将光盘慢慢地远离观察屏，保持光盘与观察屏平行，观察衍射光斑，使两衍射光点与中心的反射光点距离相等，且在同一水平线上。,（4）用米尺测量两衍射光斑之间的距离,h,和观察屏到光盘之间的距离,l,。,(5)计算激光器波长。,4.测量中采取的措施和注意事项：,（1）入射光应采取垂直照射。可以用光线是否沿原路返回来判断是否垂直照射.,（2）为避免入射光不垂直照射而造成正、负级谱线关于零级谱不对称，只测量一侧谱线造成衍射角测量误差，应测量正、负1级谱线间总夹角，除以2后得到垂直入射时的衍射角。,（3）应尽量使屏与光盘平行,并与入射光垂直。可用测量不同位置光盘与屏间的距离是否相等来判断.,（4）为准确测量衍射光斑位置，可在光源后加凸透镜，将光斑汇聚成较小的光点。,(5)多次测量,5实验数据：,测量次数,l,(mm),h,(mm),(10,-6,mm),1,2,3,平均,二、测量金属丝直径,1测量光路图：采用衍射原理测量细丝直径。,2.实验步骤：,（1）将光盘换成观察屏，调整激光器使光束中心通过待测金属丝。后移观察屏，使在屏上得到清晰的衍射条纹。,（2）用米尺测量中心亮斑两测正负3级的衍射光点之间的距离。,（3）计算金属丝直径。,3测量中采取的措施和注意事项：,（1）像屏要与激光束垂直。,（2）为使衍射光斑清晰，可在光源与细丝间加汇聚透镜。不可加在细丝之后，因透镜焦距未知。,(3)测量的衍射条纹级数,k,在衍射条纹能看清楚的情况下，尽量大一些。,(4)多次测量。,4计算公式：,已知夫琅禾费单缝衍射明纹暗纹条件,根据巴比涅（A.Babinet）原理，单丝的衍射图样与其互补的单缝的衍射图样，在一定条件下是相同的。,当屏E与细丝间的距离,l,和细丝的线度（直径）,a,相比满足,a,l,，且仅观测中心附近的衍射条纹时，衍射角较小，则有,则代入明纹条件，有,从而,若用条纹间距s表示,由于,故有,若代入暗纹条件，,则,5.实验数据：,测量次数,l,(mm),2,x,k,(mm),k,x,k,(mm),a,(mm),1,2,3,平均,谢谢,!,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,