金屬絲直徑的測量

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1、利用光柵衍射法測量金屬絲直徑江漢大學(xué)文理學(xué)院答辯人——金科學(xué)校：江漢大學(xué)文理學(xué)院專業(yè)：08級機械設(shè)計制造及其自動化主要內(nèi)容實驗裝置單縫衍射和光柵衍射的實驗原理測量實驗數(shù)據(jù)和計算結(jié)果實驗結(jié)論江漢大學(xué)文理學(xué)院實驗需要的器材江漢大學(xué)文理學(xué)院1.螺旋測微器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.顯示屏光柵江漢大學(xué)文理學(xué)院實驗裝置D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，會出現(xiàn)明暗相間的條紋。暗條紋是以光軸為對稱軸，呈等間隔、左右對稱分布，中央亮條紋的寬度可用兩條暗條紋間的間距

2、確定。則暗紋中心(k=1,2,3….)（1）如果已知光的波長λ，測得第k級暗條紋的位置△x，可得單縫的寬度計算公式a=(λkD)/△x（2）單縫衍射原理江漢大學(xué)文理學(xué)院中央明紋寬度x1一級明紋一級明紋寬度X2條紋示意圖①已知氦氖光波波長λ=632.8nm，測得顯示屏到夾具的距離D=214.5cm，實驗測得單縫明紋寬度（mm）中央條紋X1一級條紋X239.3219.62江漢大學(xué)文理學(xué)院計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

3、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)一束波長為λ的平行光垂直投射到光柵平面，光波將在每個狹縫處發(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）三倍光柵明紋間距y江漢大學(xué)文理學(xué)院②實驗測得三倍光柵明條紋間距（mm）y1y2y38.328.208.42計算出光柵明條紋平均間距△y

4、=(y1+y2+y3)/9=(8.32mm+8.20mm+8.42mm)/9=2.771mm江漢大學(xué)文理學(xué)院已知光柵透光狹縫寬度b=0.420mm根據(jù)公式（2）計算出光柵常數(shù)d=(Dλ)/△y=（2145mmx632.8nm)/2.771mm=0.4898mm計算出金屬絲的直徑a2=d-b=0.4898mm-0.420mm=0.0698mm江漢大學(xué)文理學(xué)院③用螺旋測微器測得金屬絲的直徑（mm）Z1Z2Z30.0700.0690.071金屬絲的平均直徑a3=(Z1+Z2+Z3)/3=（0.070mm+

5、0.069mm+0.071mm）/3=0.070mm江漢大學(xué)文理學(xué)院江漢大學(xué)文理學(xué)院分析計算結(jié)果a1=0.069mm,a2=0.0698mm,a3=0.070mm,通過單縫衍射和光柵衍射測得的結(jié)果與真實值都很接近單縫衍射條紋寬,清晰,測量方便光柵衍射條紋間距窄,明條紋中心不易確定實驗結(jié)論：利用單縫衍射和光柵衍射都可以有效地測量金屬絲的直徑。用這種簡單的光柵產(chǎn)生的衍射圖樣很直觀的反映出它是單縫衍射和多光束干涉疊加的結(jié)果。在光柵衍射法測量中，所得到的三個結(jié)果可相互檢測，方法獨特,新穎。江漢大學(xué)文理學(xué)院