什麼？竟然能用尺子量出激光波長 | 正經玩_風聞

什麼？

竟然能用尺子量出激光波長

是物理所的特製尺子嗎？

不是，就是普通的鋼尺哦

實驗器材

所標杯、鋼尺、激光筆

實驗過程

安全提示

實驗中用到激光，使用時請注意安全

小朋友請在大人陪同下進行實驗

將鋼尺擺在桌子邊緣，讀出鋼尺刻線之間的距離d，並測量出鋼尺到光屏的距離D。

這是一張光路圖

用激光筆照射鋼尺邊緣，調整入射光，使其與鋼尺夾角較小，並能同時看到直射光線、反射光線和多級干涉條紋的光斑。這裏需要提醒大家，光斑越小越容易測量哦。

干涉條紋

測量直射光線光斑與反射光線的光斑之間的距離d1，及反射光線的光斑與一級干涉條紋的光斑之間的距離d2。

測量中

使用公式計算出光波波長。

原理解説

有一天老師讓大家測量一張紙的厚度，而聰明的小明數了一百張紙，測出了總共的厚度，再將其除以一百就完成了老師的任務。當我們有一把鋼尺的時候，能不能也像聰明的小明一樣測出光波波長呢？當然是不行的，如此測量需要邁克爾孫干涉儀的幫助，我們今天使用的原理是光柵掠入射法。

透射光柵（不是今天的主角） 

光柵是由大量等寬等間距的平行狹縫構成的光學器件，而鋼尺上的刻度正好構成了一個光柵。當我們用激光照射鋼尺的邊緣時，一部分光直接照射至光屏上，另一部分照射至鋼尺表面發生干涉。

光柵掠入射示意圖

如圖所示，設 A 和 B 為相鄰兩刻度，相距 d 。設入射光與鋼尺夾角為 α ，出射光與鋼尺夾角為 β 。由光學原理可知，當在相鄰兩刻度上的光程相差 k 倍波長 λ 時，有光強極大值，此極大值稱為k 級條紋。有光柵方程：dcosα-dcosβ=kλ。

當k=0時，α=β入射角等於反射角，為幾何反射光。

當k>0時，為我們在光屏上看到的**+k級條紋**。

當k<0時，由於實驗中α足夠小，故條紋不可見。

本次實驗中我們使用的是k=0和k=1時的條紋，設其出射角分別為θ0和θ1。可知入射光和反射光之間夾角為2θ0，反射光和一級條紋之間的夾角為θ1-θ0。

故由幾何關係有：

d1/2D=tanθ0

d2/D+d1/2D=tanθ1

帶入光柵方程，得到

d(cosθ0-cosθ1)=λ

由以上三式解得

帶入測量數據就可以得到激光波長了！大家測量的結果有落在可見光區間嗎？