天津大学本科生实验报告课程名称：工程光学实验四一、实验目的

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学院：精仪学院实验内容

专业：测控技术与仪器

年级：

成绩：

激光衍射法测量细丝直径

1.根据夫朗和费衍射公式，写出 d的计算式 2.设计实验方案，分别测量细铜丝和光纤直径。实验要求 1. .根据实验方案，选择所需实验仪器、光学元件 2.搭设实验光路，使激光束与平台平行、且与接收器中心等高，保持与接收器移动方向垂直，光能量应全部进入接收器内。注意事项调整光路时不能用眼睛正对激光束，以免伤害眼睛。要用白纸接收光。四、思考题

1.了解衍射效应在计量技术中的应用 2.掌握激光衍射法测量细丝直径的基本原理和测量方法二、实验原理激光衍射法测量细丝直径是基于巴俾捏原理：两个互补的障碍物，其夫朗和费衍射图形、光强分布相同，位相相差π/2,因此，当细丝直径与狭缝宽度相等时，他们是两互补障该物，可以用测量狭缝的方法测量细丝直径。测量原理如图 1所示

本实验方法对被测直径是 O.6mm的细丝适用吗？答：不适用，此法虽精度高，但一般只适用于 0.5mm以下的细丝直径测量，若直径过宽会导致衍射暗纹距中央亮条纹过近以致难以辨别，或根本找不到暗纹，暗纹级次难以分辨出，故 0.3mm细丝不适用。五、数据处理 (暗条纹) sin ;

1 ∵ d sin m 2

x f

图1当一束激光照射到被测细丝上，发生衍射效应，在透镜焦距 f处接收其衍射光强分布图，由衍射光强分布图测出第 n级暗纹中心到中央零级条纹中心的距离 X,即可计算出细丝直径。值得注意的是：此法虽然测量精度较高，但一般只适用于测量 0.5mm以下的细丝直径，同时要求 L>>d。三、实验内容与要求

1 m f 2 ∴d x

实验中仅能观察到±1级暗纹，故 m 0

∴d

f2x 1 2

m

0 17.9 0

1 2

xr/ mm

15.9 2

19.9 2

x/ mm

天津大学本科生实验报告课程名称：工程光学透镜焦距按 60cm计算∴d

姓名：

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学院：精仪学院

专业：测控技术与仪器

年级：

成绩：

f2x

632.8 10 9 60 10 2 0.095mm 2 2 10 3

故细丝的直径约为 0.095mm.