利用干涉法测量VCD光盘的光道宽度

在前一段时间,微主利用PPT翻页器和手机液晶屏测定了红激光的波长,达到了非常高的测量精度,着实令人惊讶。

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利用手机屏幕测量PPT翻页器红激光的波长

近日,在热心网友门的建议下,微主决定故伎重演,以PPT翻页器和VCD光盘为实验器材,利用干涉法测定一下VCD光盘光道的宽度。

在上一次“利用手机屏幕测量PPT翻页器红激光的波长”实验的基础上,反其道而行之,通过测量干涉条纹的宽度,就可以求解VCD光盘光道的宽度。

实验场景

将一张VCD光盘插在书本中,保持书本直立,使光盘处于竖直状态,光盘与墙壁之间保持1米的距离,并使光盘平面与竖直墙壁平行正对。

VCD光盘

用手机支架承接PPT翻页器,调节手机支架使PPT翻页器的高度与光盘的上半部等高,PPT翻页器发出的红色激光束经过光盘反射后,墙上的光点与PPT翻页器的位置相接近。

装置调节

装置调节到位之后,可以在墙壁上看到红激光被光盘反射后,经过相邻光道间隙反射、干涉而形成的一个零级亮条纹、两个一级亮条纹和一个二级亮条纹。

可以发现,墙上因为干涉而形成的亮条纹并不是等间距分布的,这是因为条纹间距与缝屏间距大小比较接近的缘故。

零级和一级亮条纹

在本次实验中,需要测量零级亮条纹与一级亮条纹之间的距离。将刻度尺贴在墙壁上,分别读出零级亮条纹和一级亮条纹对应的刻度值。

零级亮条纹

一级亮条纹

在本次实验中,测得零级亮条纹与一级亮条纹之间的距离为Δx为0.4375米。

干涉光路

根据干涉原理,一级亮条纹是光程差等于一个波长导致的,因此可以建立的方程式为

光道宽度计算式

将L=1米、Δx=0.4375米、λ=0.54×10^-6米代入上式,可得VCD光道的宽度为1.597×10^-6米。

CD、VCD、DVD光道宽度数据

文献检索显示,VCD光道的宽度为1.6×10^-6米。

本次实验的相对误差为0.2%。

从连续进行的两次光学实验来看,用干涉法测量微小长度,精度就是高啊!

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