激光散斑測量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告陳楊 PB 物理二班實(shí)驗(yàn)題目: 激光散斑測量實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解單光束散斑技術(shù)的基本概念，并應(yīng)用此技術(shù)測量激光散斑的大小和毛玻璃的面內(nèi)位移。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：本實(shí)驗(yàn)中用到的一些已知量：(與本次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)略有不同)激光波長l = 0.mm 常數(shù)p = 3.CCD像素大小=0.014mm激光器內(nèi)氦氖激光管的長度d=250mm會(huì)聚透鏡的焦距f=50mm激光出射口到透鏡距離d1=650mm透鏡到毛玻璃距離=d2+P1=150mm毛玻璃到CCD探測陣列面P2=550mm毛玻璃垂直光路位移量dx 和dh， dx=3小格=0.03mm，dh=0光路參數(shù)：P1=96.45mm r(P1)=96.47mm P2=

2、550mm dx=3小格=0.03mm（理論值）數(shù)據(jù)及處理：光路參數(shù)：P1+d2=15cm P2=52.5cm d1=激光出射口到反射鏡的距離+反射鏡到透鏡距離=33.6+28.5=62.1cm f=5cm d=250mm =632.8nm(1)理論值S的計(jì)算：經(jīng)過透鏡后其高斯光束會(huì)發(fā)生變換，在透鏡后方形成新的高斯光束由實(shí)驗(yàn)講義給的公式： 代入數(shù)據(jù)，可得：此新高斯光束射到毛玻璃上的光斑大小W可以由計(jì)算氦氖激光器的高斯光束的傳播特性得到：可以求得散斑的統(tǒng)計(jì)半徑S：(2)實(shí)驗(yàn)值的計(jì)算：組數(shù)Sx/像素Sy/像素rS=(Sx+Sy)/217.748.57118.1627.679.00138.3837.

3、538.71128.1247.108.32107.7157.508.46107.9867.468.37107.92像素=112.7m則S理論值和實(shí)驗(yàn)值得相對(duì)誤差為:照在毛玻璃上激光光斑的平均半徑:則W的理論值和實(shí)驗(yàn)值得相對(duì)誤差為:(3)求出毛玻璃的平均實(shí)際位移量組數(shù)1-22-33-44-55-6均值/像素201516161716/像素000000000000 毛玻璃的平均實(shí)際位移量 本實(shí)驗(yàn)中，調(diào)整光路是最關(guān)鍵的一步。尤其注意將各個(gè)光學(xué)元件的中心調(diào)到等高的位置（21cm）并使激光束照射在光學(xué)元件的中心。實(shí)驗(yàn)體會(huì)：1、本實(shí)驗(yàn)屬光學(xué)實(shí)驗(yàn)，所以能否調(diào)整好光路是本實(shí)驗(yàn)成功與否的關(guān)鍵.調(diào)整光路時(shí)應(yīng)保證各光

4、學(xué)元件中心等高，激光束穿過各元件的中心。調(diào)好光路后要將磁性表座鎖好，以確保其不再發(fā)生移動(dòng). 調(diào)整光路時(shí)要一個(gè)一個(gè)光學(xué)元件逐次調(diào)整固定。為了保證等高，應(yīng)該以最不易改變高度的元件為基準(zhǔn)來調(diào)節(jié)。本實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)以毛玻璃的21cm為準(zhǔn)。2、實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)還應(yīng)注意保護(hù)CCD，不要將激光束直接照射在CCD上，調(diào)光路時(shí)要蓋好蓋子3、激光具有很強(qiáng)的能量，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意安全，避免眼睛直視激光。思考題(1)根據(jù)什么來選擇激光散斑測量的光路參數(shù)？答：光路圖如下： 激光器的長度，激光波長,透鏡半徑及焦距，毛玻璃的面積和CCD接收屏的大小是固定的，根據(jù)激光器的長度和透鏡的半徑可以大致確定d1；d2和透鏡的焦距近似相等；P1，P2由毛玻璃上的像點(diǎn)面積和表征激光散斑大小的參數(shù)S在CCD接收面上的像元數(shù)目及激光波長有關(guān)。(2)為什么在本實(shí)驗(yàn)中散斑的大小用CCD像元，而毛玻璃與CCD表面的距離可以用卷尺（最小刻度為1mm）?答：散斑的大小用肉眼無法測量，其半徑S數(shù)量級(jí)約為，低于卷尺的最小刻度及最大允差，需要通過其他辦法將其“放大”到與原散斑大小成一定比例才能間接測出，本實(shí)驗(yàn)通過CCD像元來測量；而毛玻璃與CCD之間的距離為幾十厘米，用卷尺完全可以較準(zhǔn)確地測出。