光强的分布实验数据记录表格

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篇一：实验11光强分布

实验11光强分布

实验中切勿用眼对视激光否则会造成视网膜永久性损伤

一、实验理论简介

光的衍射是光的波动

性的一种重要表现。当光在传播过程中经过障碍物时，如不透明物体的边缘、小孔、细线、狭缝等，一部分光会传播到几何阴影中去，产生衍射现象。如果障碍物的尺寸与波长相近，那么这样的衍射现象就比较容易观察到。单缝衍射有两种，一种菲涅耳夫衍射——光源和衍射屏到衍射物的距离为有限远时的衍射，即所谓近场衍射，入射波和衍射波都是球面波；另一种为夫琅和费衍射——光源至单缝的距离和单缝到衍射屏的距离均为无限远（或相当于无限远），即要求照射到单缝上的放射光、衍射光都为平行光（激光满足要求），即所谓远场衍射，入射波和衍射波都可看做平面波。

本实验观察夫琅和费衍射。实验中使用半导体激光作为

光源，由于激光束的方向性好，所以可将激光看做平行光使用。

马吕斯定律：当两偏振片相对转动时，透射光强就随着两偏振片的透光轴的夹角而改变。如果偏振片是理想的，当的它们的透光轴互相垂直时，投射光强应为零：当交角θ为其他值时，透射光强i为:

i=i0cos2θ

式中i0是两光轴平行（θ=0）时的透射光强。上式称为马吕斯定律。

二、实验目的：

1．观察夫琅和费单缝衍射现象，加深对光的波动性理解。

2．握用硅光电池作用原理测量单缝的衍射光强和偏振光的光强分布，验证马吕斯定律。

三、实验装置

图1

1、激光电源

2、半导体激光器

3、扩束镜及平行光管

4、二维调节

架

5、小孔狭缝板、光栅板、可调狭缝、小孔屏、起偏检偏装置

6、光电探头

7、一维光强测量装置8、数字式检流计

四、实验原理

p图

2p0

本实验仅研究夫琅和费单缝衍射。平行光通过单缝在离单缝无限远处产生的衍射为夫琅和费衍射。本实验采用激光光源，而且单缝离屏的间距d远大于缝宽a，所以产生平行光的透镜和观察衍射图样的透镜均可省略，如图2所示。设中央亮纹的光强为i0，经计算得出屏幕上与光轴成角的p处的光强：

ii0

sin2uu2(uasin)(1)

-3-2-023u

图3

当u=0(=0)时，即i=i0，为中央主极大。当u=m(m=±l，±2)即asin=m时出现一系列极小值(暗纹)。由于值实际很小，sin，即a=m,所以暗纹出现在m2方向上。显然，主极大两侧暗纹之间的角间距为其它相邻暗纹之间角间aa 距

a的两倍。除了主极大外，两相邻暗纹之间都有一个次极大。这些次极大的位置出现在=±1.43，±2.46，±3.47处。其相对光强依次为0.047，0.017，0.008其相对光强分布如图3示。

本实验用的光强分布仪是用硅光电池作光电转换，从数字检流计上读取数值，逐点记录下来，用坐标纸将记录下来的数值描绘出来就是衍射光强分布图。测量仪器的装置如图1示。

五、实验内容和步骤

实验主要内容是观察单缝衍射现象及马吕斯定律的验证；

实验步骤

(一)单缝衍射光强的测定

1、参考图1搭好实验装置。

2、打开激光器、用小孔屏调整光路，使出射的激光束与导轨平行；

3、打开检流计电源，预热5分钟及调零——衰减旋钮校准位置(顺时针转到底，即灵敏度

最高)。调节调零旋钮，使数据显示为“一000”(负号闪烁)，即可测量微电流。，将测量线连接其输入孔与光电探头。

测量过程中，如果被测信号强度大于该档量程，数码管第一位显示“1”，后三位均显示“9”，此时可调高一档量程（红色按钮）。当小数点不在第一位时，一般将量程减小一档，以充分利用仪器的分辨率。

4、调节二维调节架，选择所需要的单缝、双缝、可调

狭缝等，对准激光束中心，使之在

小孔屏上形成良好的衍射光斑；

5、移去小孔屏，调整一维光强测量装置，使光电探头中心与激光束高低一致，移动方向

与激光束垂直，起始位置适当。

6、开始测量，转动手轮，光电探头移动一定距离(如0.2mm,0.5mm，或者lmm)，从数字

检流计上读取一个数值，逐点记录下来。要求中央主极大测l2个点以上，次极大测5个点以上，将数据填入自拟的表格中，并用坐标纸，以横轴为距离(x)，纵轴为光强（Ι），拟合出单缝衍射光强分布图。

（二）偏振光实验

1、参考图1搭好实验装置：

2、同上，打开激光电源，调好光路，使在平行光管后的小孔屏上可见一较均匀圆光斑；

3、同上，打开检流计，预热及调零；

4、将起偏检偏器置于平行光管后并紧贴平行光管，使光斑完全入射起检偏器；

5、置起偏器读数鼓轮于“0”位置，开始测量。转动刻度盘（连起偏器）2℃或4℃,从检

流计（置适当量程）上读取一个数值,逐点记录下来,测量一周;用方格纸或坐标纸将记录下来的数值描述出来就是

偏振光实验的光强变化图；它应基本符合马吕斯定律：i=i0cos2θ

6、在转动刻度盘（连起偏器）一周的过程中，可找到两个位置，在检流计上的读数为0，

出射光强为零,此现象为消光现象,但因为杂散光或偏振片不完全理想等因素，无法得到完全的消光效果，所以一般情况下，可在检流计上读出接近于零的最小读数。

六、数据记录及处理

光强度分布曲线

七、实验思考题：当狭缝宽度变窄时，衍射图样有什么变化？

八、选做

应用单缝衍射的规律计算缝宽（参考书《大学物理下册》）。

篇二：光强分布的测量

光强分布的测量实验

一、实验目的

１．观察单缝衍射现象，加深对衍射理论的理解。

２．会用光电元件测量单缝衍射的相对光强分布，掌握其分布规律。３．学会用衍射法测量微小量。4．验证马吕斯定律。

二、实验原理

如图1所示，

图1夫琅禾费单缝衍射光路图

与狭缝e垂直的衍射光束会聚于屏上p0处，是中央明纹的中心，光强最大，设为i0，与光轴方向成Ф角的衍射光束会聚于屏上pa处，pa的光强由计算可得：

iai0

sin2

2

b

(

bsin

)

sink

式中，b为狭缝的宽度，为单色光的波长，当0时，光强最大，称为主极大，主极大的强度决定于光强的强度和缝的宽度。

当k，即：

(k1，2，3，）

时，出现暗条纹。

除了主极大之外，两相邻暗纹之间都有一个次极大，由数学计算可得出现这些次极大的位置在=±1.43π，±2.46

π，±3.47π，，这些次极大的相对光强i/i0依次为0.047，0.017，0.008，

图2夫琅禾费衍射的光强分布

夫琅禾费衍射的光强分布如图2所示。

图3夫琅禾费单缝衍射的简化装置

用氦氖激光器作光源，则由于激光束的方向性好，能量集中，且缝的宽度b一般很小，这样就可以不用透镜l1，若观察屏（接受器）距离狭缝也较远（即d远大于b）则透镜l2也可以不用，这样夫琅禾费单缝衍射装置就简化为图3，这时，

sintanx/d

由上二式可得

bkd/x

三、实验装置

激光器座、半导体激光器、导轨、二维调节架、一维光强测试装置、分划板、可调狭缝、平行光管、起偏检偏装置、光电探头、小孔屏、数字式检流计、专用测量线等。

图4衍射、干涉等一维光强分布的测试

四、实验步骤

1.接上电源（要求交流稳压220V±11V，频率50hz输出），开机预热15分钟；

2.量程选择开关置于“1”档，衰减旋钮顺时针置底，