Matlab在測量氦氖激光波長實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理上的新方法

楊艷紅 熊強(qiáng)強(qiáng)

摘 要：本文介紹了應(yīng)用新型的邁克爾遜干涉儀可以測量氦氖激光波長，利用 Matlab對(duì)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)處理進(jìn)行了程序設(shè)計(jì)，并應(yīng)用該方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了誤差分析、處理，程序運(yùn)行準(zhǔn)確而快捷，是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理上的一種新方法，解決了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法——逐差法，計(jì)算量大、不易確定和實(shí)驗(yàn)處理結(jié)果誤差較大等問題。

關(guān)鍵詞：Matlab；氦氖激光波長；數(shù)據(jù)處理；不確定度；創(chuàng)新

引言

用邁克爾遜干涉儀來測量氦氖激光的波長是理工科大學(xué)生必做的最經(jīng)典的光學(xué)實(shí)驗(yàn)之一[1]。而在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要求大學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)必須進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法不外乎有：逐差法、最小二乘法、列表法、作圖法。目前大學(xué)生在處理這個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)是用傳統(tǒng)的逐差法，計(jì)算量大、不易確定和實(shí)驗(yàn)處理結(jié)果誤差較大。在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，為了能有更多的數(shù)據(jù)處理方法可選擇，現(xiàn)在介紹用 Matlab軟件的編程法來處理實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)[2]，程序運(yùn)行后可以直接得到氦氖激光波長及相應(yīng)的誤差分析，是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法一種新的創(chuàng)新，也是對(duì)大學(xué)生的一種創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.采用邁克爾遜干涉儀測量氦氖激光波長實(shí)驗(yàn)原理

1.1 等傾干涉

本實(shí)驗(yàn)邁克爾遜干涉儀，光路原理圖如圖 1 所示，從激光光源 S 發(fā)出的光線，被分光棱鏡 G 分為兩束相互垂直的光線（1）和（2），這兩束光線分別垂直入射到移動(dòng)鏡 M 1 和定鏡 M 2，經(jīng)移動(dòng)鏡 M 1 和定鏡 M 2 反射后又匯聚在分光棱鏡 G 上，再被分光棱鏡 G 分束，它們各有一束按原路向光源方向返回，同時(shí)各有一束光射向觀察屏 E 方向。由于光線（1）和（2）為相干光束，所以，我們?cè)谟^察屏 E 上觀察得到干涉條紋。

4.結(jié)論

利用 Matlab 對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理其結(jié)果可以有較高的精確度，不用具體的數(shù)學(xué)運(yùn)算過程，程序運(yùn)行簡便，計(jì)算快捷、高效。本文所給出的用 Matlab 處理波長數(shù)據(jù)的方法可以運(yùn)用在類似的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中，運(yùn)用Matlab軟件，為我們快速處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提供了一種有效的方法。（作者單位：南昌理工學(xué)院）

參考文獻(xiàn)：

[1] 段秀銘.邁爾耳遜午涉儀的調(diào)節(jié)技巧及常見問題的解析[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2014（2）：52- 55.

[2] 姚琴芬.Matlab 語言在物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2011，24（6）：52- 54.

[2] 王沫然.MATLAB與科學(xué)計(jì)算[M].電子工業(yè)出版社，第二版，2005.

[4] 陳懷琛.MATLAB及其在理工課程中的應(yīng)用指南[M].西安：電子科技大學(xué)出版社，2001.