金属丝直径的测量.ppt

利用光栅衍射法测量金属丝直径,江汉大学文理学院,答辩人金科学校江汉大学文理学院专业08级机械设计制造及其自动化,主要内容,实验装置单缝衍射和光栅衍射的实验原理测量实验数据和计算结果实验结论,江汉大学文理学院,实验需要的器材,江汉大学文理学院,,,,1.螺旋测微器2.游标卡尺3.氦氖激光器4.带金属丝的夹具（光栅,单缝）5.显示屏,光栅,江汉大学文理学院,实验装置,,,,,D,江汉大学文理学院,当一束平行光透过狭缝照到显示屏上，会出现明暗相间的条纹。暗条纹是以光轴为对称轴，呈等间隔、左右对称分布，中央亮条纹的宽度可用两条暗条纹间的间距确定。则暗纹中心k1,2,3.（1）如果已知光的波长λ，测得第k级暗条纹的位置△x，可得单缝的宽度计算公式aλkD/△x（2）,单缝衍射原理,江汉大学文理学院,,,,,,,,,,,中央明纹宽度x1,一级明纹,一级明纹宽度X2,条纹示意图,①已知氦氖光波波长λ632.8nm，测得显示屏到夹具的距离D214.5cm，,实验测得单缝明纹宽度（mm）,江汉大学文理学院,,计算出单缝明纹平均宽度△X（X1X2）/339.62mm19.62mm/319.65mm,根据公式2计算出金属丝的直径a1Dλ/△X（2145mmx632.8nm/19.65mm0.069mm,江汉大学文理学院,江汉大学文理学院,光栅衍射原理,光栅常数d不透光宽度a透光宽度b,当一束波长为λ的平行光垂直投射到光栅平面，光波将在每个狭缝处发生衍射，经过所有狭缝衍射的光波又彼此发生干涉，得到衍射光的干涉条纹，根据光栅衍射理论，得到光栅方程k1,2,3.（3）,,,,,,,,三倍光栅明纹间距y,,江汉大学文理学院,②实验测得三倍光栅明条纹间距（mm）,计算出光栅明条纹平均间距△yy1y2y3/98.32mm8.20mm8.42mm/92.771mm,江汉大学文理学院,已知光栅透光狭缝宽度b0.420mm根据公式（2）计算出光栅常数dDλ/△y（2145mmx632.8nm/2.771mm0.4898mm计算出金属丝的直径a2d-b0.4898mm-0.420mm0.0698mm,江汉大学文理学院,③用螺旋测微器测得金属丝的直径（mm）,金属丝的平均直径a3Z1Z2Z3/3（0.070mm0.069mm0.071mm）/30.070mm,江汉大学文理学院,江汉大学文理学院,,分析计算结果,a10.069mm,a20.0698mm,a30.070mm,通过单缝衍射和光栅衍射测得的结果与真实值都很接近单缝衍射条纹宽,清晰,测量方便光栅衍射条纹间距窄,明条纹中心不易确定,实验结论,利用单缝衍射和光栅衍射都可以有效地测量金属丝的直径。用这种简单的光栅产生的衍射图样很直观的反映出它是单缝衍射和多光束干涉叠加的结果。在光栅衍射法测量中，所得到的三个结果可相互检测，方法独特,新颖。,江汉大学文理学院,