上饶师范学院科技项目申请表2(1)

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1、上饶师范学院科技项目申请书（2012年度）承担部门：物电学院09级（1）班学科门类：中学物理教学实验课题名称：用钢尺测量激光光波波长课题负责人：王仕杰指导教师：程元飞科研与学科建设处说明1、此申请书一式二份，科研处、课题负责人各一份。2、此申请书一经签订，就具有合同意义。3、计划完成时间：一般为某年的6月或12月，也可填其它时间。课题研究周期一般为1—1.5年。4、成果形式：指论文、专著、鉴定通过。一、国内外与本项目有关的科学技术现状和发展趋势（包括计算机检索情况）：现在科学技术可以精确到10-12m左右，对于光的波长也能很准确的测出。在高中光学实验中有

2、用双缝干涉测光波波长的实验,而本实验最不一样的地方就是用生活中常见的钢尺来测量激光的波长。众所周知，用一把普通的钢尺，可以方便地测量出一本练习簿的长度和宽度，而要测量它的厚度就有些困难了，因为钢尺上两相邻刻线的间距是0.5mm或1mm，而一般练习簿的厚度也不过1mm左右，所以很难测准。现在要用这把钢尺去测量只有万分之几毫米的光的波长，这看来似乎是不可能的，但本实验巧妙地利用了光的波动性质，真的用一把普通的钢尺把这么短的波长测出来了。用最小分度为0.5mm的普通钢尺“量”出了只有0.0006mm左右的波长，而且看到了反射角不等于入射角的“奇怪”现象。它说明

3、，反射定律只是在一定条件下才成立的，如果反射面上刻有许多很细而且等间距的刻痕，就可使不同波长的光反射到不同的方向去，这就是现代高科技中常用的光学元件——“光栅”的雏形，光栅是一种比棱镜更好的分光器件。我通过该实验贴近生活的特点增加同学们在学习物理时的趣味，激起同学们的兴趣。本实验看似复杂，其实所需材料而操作过程都非常简单，在实验原理上可以使学生拓展视野，在实验操作上可以提高学生动手能力，整个实验需要细心操作，最好是两人合作，还能提高学生的合作能力，实验原理比较难，可以布置学生查资料进行自我学习，提高学生的自主性和自学能力。该实验作为高中课本双缝干涉实验的

4、拓展，是一个很好的例子，这方面还可以多做努力。二、研究内容、方法和技术路线（包括工艺流程）：实验目的：用钢尺测量氦氖激光器激光波长实验器材：激光器、带刻度钢尺、白纸、米尺各一件实验原理：本实验的测量原理如图1所示。图1激光在钢尺上的衍射让一束激光照到钢尺的端部，其中一部分激光从钢尺上方直接照到观察屏上的-S0点，其余激光从钢尺表面反射到屏上．在屏上除了与-S0对称的S0点有反射亮斑外，还可看到一系列亮斑S1、S2、S3、S4……这是因为，尺上是有刻痕的(刻痕的间距是d＝0.5mm)，光在两刻痕间的许多光滑面上反射，这些反射光如果相位相同（即波峰与波峰相遇

5、，波谷与波谷相遇），则它们会相互叠加而加强，形成亮斑，否则会相互抵消而减弱。由图2可知，从光源某一点A发出而在相邻光滑面B、B，反射的光，到达屏上C点时所经过的路程差（称为光程差）为Δ＝ABC－AB，C=BD‘－DB‘=d(cosα－cosβ)(1)图2光程差计算若恰好等于零或等于波长Δλ的整数倍则这些反射光的相位就相同，屏上C点就会出现亮斑。显然，在β＝α处，Δ＝0，这就是在S0处的亮斑。S1、S2、S3、S4……处必有：Δ=λ，Δ=2λ，Δ=3λ，Δ=4λ，……，因此，由(1)式可知：d(cosα-cosβ1)＝λ（2）d(cosα-cosβ2)＝2

6、λ（3）d(cosα-cosβ3)＝3λ（4）d(cosα-cosβ4)＝4λ（5）其中d=0.5mm是已知的，因此，只要测出α和β1、β2、β3、β4、……就可从以上各式算出波长的值。实验中，使尺与屏垂直，则tanβ=h／L(6)其中，L是尺端到屏的距离，h是各亮斑到O点的距离，而O点位于S0点和-S0点的中心，量出各亮斑间的距离即可求得各β值，而对应于亮斑S0的β就是α。实验内容：1．在离白板面约2米处的一张桌子的两端(距离约0.6米)，分别放上激光器和一把钢尺，钢尺的前端（0～5mm部分，分度为0.5mm)置于桌外，使钢尺与墙面大致垂直，如图3所示

7、。图3用钢尺测激光波长装置图2．将激光器的电源线连接到稳压电源的电压输出端上。调节激光器支架螺丝，使激光束对钢尺的夹角约20，且光束的大部分恰好照到钢尺的前端，而小部分直接照到墙上。3．观察并记录激光以各种入射角在钢尺各部分反射的情况，什么情况下反射光斑近似是一个点？什么情况下反射光斑近似是一条线段？什么情况下反射光斑分裂为许多独立的光点？讨论其原因。并完成表格1。4．在白板上出现亮点区域贴一张白纸条（作为观察屏），并在纸条上用笔记下-S0、S0、S1、S2、S3、S4等亮斑的位置。(注意：必须正确判别S0的位置，切勿搞错；可让激光照在钢尺无刻痕的部位，

8、以判别S0。)5．用卷尺量出从钢尺前端至白板的距离L。6．从白板上取下纸条，取-