实验七-光的衍射实验
光的单缝衍射
（1）第一级暗纹的方位是：
sin 1
a
（2）第二级暗纹的方位是：
2 sin 2 a
（3）第三级暗纹的方位是：
3 sin 3 a
3、相邻暗纹之间是一明纹，明纹的位置可由 I 取极值的条件确定
dI d sin u (I0 )0 2 du du u
2
a sin k (2k 1)
射球面子波的波源，dS 在波阵面前方任
一点 P 处引起的光振动为：
KdS r KdS 2r dE cos[ (t )] cos(t ) r c r
KdS 其中 是 dS 在 P 点引起的光振动的振幅，r 为 dS 到 P 点的光程。 K r
与 θ 有关，称为倾斜因子。
KdS 2r EP dE cos( t ) r
新的波阵面。惠更斯－菲涅尔原理能定性地描述衍射现象中
光的传播问题。 菲涅尔充实了惠更斯原理，他提出波前上每个面元都可 视为子波的波源，在空间某点 P 的振动是所有这些子波在该 点产生的相干振动的叠加，称为惠更斯－菲涅尔原理。
设光波在某时刻的波阵面为 S ， S 上 每一个微小的面积元 dS 都可以看做是发
2
（1）第一级明纹的方位是：
3 sin 1 1.43 a 2a
（2）第二级明纹的方位是：
5 sin 2 2.46 a 2a
（3）第三级明纹的方位是：
7 sin 3 3.47 a 2a
4、设中央明纹强度的峰值为 I0 则： （1）第一级明纹强度的峰值为
三、衍射的类型 （1）菲涅尔衍射：光源和观察点距障碍物为有限远的衍 射称为菲涅尔衍射。
光的衍射实验报告数据
一、实验目的1. 观察光的衍射现象，加深对衍射原理的理解。
2. 掌握测量光衍射条纹间距的方法。
3. 分析衍射条纹间距与实验条件的关系。
二、实验原理光的衍射是指光波遇到障碍物或通过狭缝时，在障碍物或狭缝边缘发生弯曲，从而在障碍物或狭缝后形成明暗相间的条纹。
衍射条纹的间距与障碍物或狭缝的尺寸、入射光的波长以及观察距离有关。
根据衍射原理，光在衍射条纹中心处的路径差为0，即两相邻光束的相位差为2π。
因此，衍射条纹间距公式为：Δy = λL / d其中，Δy为衍射条纹间距，λ为入射光波长，L为观察距离，d为障碍物或狭缝的宽度。
三、实验仪器1. 激光器：产生单色光。
2. 单缝狭缝：模拟障碍物或狭缝。
3. 平行光管：将激光器发出的光调整为平行光。
4. 焦距为f的透镜：将衍射条纹聚焦到屏幕上。
5. 屏幕及标尺：用于观察和测量衍射条纹间距。
6. 计时器：用于测量衍射条纹的间距。
四、实验数据1. 实验条件：- 激光器波长：λ = 632.8 nm- 狭缝宽度：d = 0.2 mm- 观察距离：L = 1 m- 透镜焦距：f = 50 cm2. 测量数据：- 衍射条纹间距：Δy1 = 3.2 mm- 衍射条纹间距：Δy2 = 2.5 mm- 衍射条纹间距：Δy3 = 2.0 mm- 衍射条纹间距：Δy4 = 1.6 mm五、数据处理1. 计算衍射条纹间距平均值：Δy_avg = (Δy1 + Δy2 + Δy3 + Δy4) / 4 = 2.3 mm2. 计算理论值：Δy_theory = λL / d = (632.8 × 10^-9 m × 1 m) / (0.2 × 10^-3 m) = 3.16 mm3. 计算相对误差：relative_error = |Δy_avg - Δy_theory| / Δy_theory × 100% = 7.3%六、实验结果分析1. 实验结果表明，衍射条纹间距与理论值基本吻合，说明实验结果可靠。
光的干涉和衍射实验
光的干涉和衍射实验光的干涉和衍射是光学中重要的现象，通过这些实验可以更好地理解光的波动性质和波动光学理论。
本文将介绍光的干涉和衍射实验的原理、实验装置以及实验结果分析。
一、实验原理光的干涉是指两束或多束光波相遇并叠加时所产生的干涉现象。
其中，两束相干光波的叠加会形成明纹和暗纹的交替分布，这取决于光波的相位差。
干涉可以是各种波的干涉，如声波、电磁波等，但在本实验中，我们将重点讨论光波的干涉现象。
光的衍射是指光波传播过程中，当波遇到一个障碍物或通过一个小孔时，波通过或绕过这个障碍物或小孔后会产生扩散现象，形成明暗相间的衍射图样。
二、实验装置1. 干涉实验装置：- 光源：可以使用激光器或者白炽灯等光源。
- 分束器：将光源的光分成两束。
- 干涉装置：将分束后的光束分别引导到干涉装置中。
- 探测器：用于观察干涉条纹的位置和形状。
2. 衍射实验装置：- 光源：可以使用激光器或者白炽灯等光源。
- 单缝或双缝装置：用于产生光的衍射现象。
- 探测器：用于观察衍射图样的位置和形状。
三、实验步骤1. 干涉实验步骤：(1) 准备好干涉实验装置，确保光源正常工作并将光源的光分成两束。
(2) 将两束光束引导到干涉装置中的投影屏或者接收屏上。
(3) 观察屏幕上的干涉条纹，并记录下条纹的位置和形状。
2. 衍射实验步骤：(1) 准备好衍射实验装置，确保光源正常工作并产生衍射现象。
(2) 将光源的光通过单缝或双缝装置。
(3) 观察光通过单缝或双缝装置后，在屏幕上形成的衍射图样，并记录下图样的位置和形状。
四、实验结果分析通过光的干涉和衍射实验，我们可以观察到明暗相间的条纹或图样，这些条纹或图样的分布情况可以直接反映出光波的相位差以及波的传播性质。
干涉实验中，条纹的间距和亮度分布与光波的相位差有关。
通过调整光源的位置或者改变干涉装置的参数，我们可以改变相位差，从而改变条纹的间距和亮度。
这些实验结果验证了光的波动性质和互相干涉现象。
衍射实验中，衍射图样的形状和分布取决于光通过障碍物或者孔径的大小和形状。
大学物理光的衍射7
大学物理光的衍射7一、教学内容本节课的教学内容来自于大学物理教材的第十一章“光的衍射”。
在这一章节中，我们将学习光的衍射现象的基本原理，包括衍射的定义、衍射条件、衍射现象的观察等。
具体内容包括：1. 衍射现象的定义：光波遇到障碍物时，会发生弯曲和扩展的现象。
2. 衍射条件：当障碍物的尺寸与光波的波长相近或者更小的时候，衍射现象明显。
3. 衍射现象的观察：通过实验观察光的衍射现象，了解衍射条纹的分布规律和强度变化。
二、教学目标1. 让学生理解光的衍射现象的基本原理，能够解释光的衍射现象。
2. 培养学生通过实验观察和分析光的衍射现象的能力。
3. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
三、教学难点与重点重点：光的衍射现象的基本原理和衍射条件的理解。
难点：衍射现象的观察和分析，以及运用物理知识解决实际问题。
四、教具与学具准备教具：多媒体教学设备、实验器材（激光灯、衍射光栅等）。
学具：笔记本、笔、实验报告表格。
五、教学过程1. 引入：通过展示激光灯发出的光束，引导学生观察光束通过一个小孔时的现象，引发学生对光的衍射现象的思考。
2. 讲解：介绍光的衍射现象的定义、衍射条件和衍射现象的观察方法。
通过示例和图示，解释衍射现象的发生和衍射条纹的分布规律。
3. 实验：安排学生进行光的衍射实验，观察衍射条纹的形状和分布，引导学生分析衍射现象的特点和规律。
4. 练习：给出一些实际的衍射现象问题，让学生运用所学的衍射知识进行解答，巩固对衍射现象的理解。
六、板书设计板书设计包括光的衍射现象的定义、衍射条件、衍射条纹的分布规律等内容，通过板书清晰地展示光的衍射现象的基本原理和特点。
七、作业设计1. 作业题目：（1）描述光的衍射现象的基本原理。
（2）解释衍射条件对衍射现象的影响。
（3）根据衍射现象的特点，分析实际问题中的衍射现象。
2. 答案：（1）光的衍射现象是指光波遇到障碍物时，会发生弯曲和扩展的现象。
（2）衍射条件是指当障碍物的尺寸与光波的波长相近或者更小时，衍射现象明显。
光衍射实验实验报告
实验名称：光衍射实验实验日期：2023年3月15日实验地点：物理实验室实验人员：张三、李四、王五一、实验目的1. 了解光衍射现象的基本原理。
2. 观察并分析光通过狭缝和光栅时的衍射现象。
3. 掌握使用分光计和测量工具的方法。
4. 通过实验加深对光的波动性质的理解。
二、实验原理光衍射是光波在传播过程中遇到障碍物或通过狭缝时，光线偏离直线传播路径而绕过障碍物或通过狭缝的现象。
当光波遇到障碍物或通过狭缝时，光波会发生衍射，形成明暗相间的干涉条纹。
光栅衍射是光通过光栅时发生的衍射现象。
光栅是由一组等间距、等宽的狭缝组成，光通过光栅时，各个狭缝的光线发生衍射，产生干涉，形成明暗相间的干涉条纹。
三、实验器材1. 分光计2. 狭缝板3. 光栅4. 光源5. 屏幕板6. 测量工具（直尺、刻度尺等）四、实验步骤1. 将分光计调整至水平，确保光路垂直。
2. 将光源置于分光计的上方，调整光源位置，使光线垂直照射狭缝板。
3. 观察屏幕板上的衍射条纹，记录条纹间距。
4. 改变狭缝板的宽度，重复步骤3，记录不同宽度下的条纹间距。
5. 将光栅放置在狭缝板前，调整光栅角度，观察屏幕板上的衍射条纹，记录条纹间距。
6. 改变光栅角度，重复步骤5，记录不同角度下的条纹间距。
7. 使用测量工具测量狭缝板和光栅的宽度。
五、实验数据及结果分析1. 狭缝板宽度与条纹间距的关系通过实验，我们发现随着狭缝板宽度的减小，条纹间距逐渐增大。
这是因为狭缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹越宽。
2. 光栅角度与条纹间距的关系通过实验，我们发现随着光栅角度的增大，条纹间距逐渐减小。
这是因为光栅角度越大，衍射现象越明显，衍射条纹越窄。
3. 光栅常数与条纹间距的关系根据光栅衍射公式，条纹间距与光栅常数成正比。
通过实验，我们验证了这一结论。
六、实验结论1. 光通过狭缝和光栅时会发生衍射现象，形成明暗相间的干涉条纹。
2. 狭缝宽度、光栅角度和光栅常数对衍射条纹间距有显著影响。
光的干涉与衍射现象的实验与应用
汇报人：XX
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光的干涉现象的实 验
光的衍射现象的实 验
光的干涉与衍射现 象的应用
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光的干涉现象的实 验
实验原理：利用两束相干光 波的叠加产生干涉现象
实验目的：验证光的干涉现 象
实验步骤：调整光源、分束器、 反射镜等装置，观察干涉条纹
实验结果：出现明暗相间的 干涉条纹
Байду номын сангаас
光源：激光器，提 供单色相干光源
分束器：将一束光 分成两束或多束相 干光
干涉装置：如双缝 干涉实验中的双缝 ，使相干光发生干 涉
观察装置：如屏幕 或眼睛，用于观察 干涉现象
调整实验装置：确保所有光 学元件的位置和角度正确
准备实验器材：包括激光器、 分束器、反射镜、屏幕等
打开激光器，观察干涉条纹 的形成
圆孔衍射实验装置：由光源、圆孔、 屏幕组成
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双缝干涉实验装置：由光源、双缝、 屏幕组成
衍射光栅实验装置：由光源、光栅、 屏幕组成
准备实验器材：激光器、单缝、双缝、屏幕等 调整激光器，使光线照射在单缝上，观察衍射现象 更换为双缝，观察干涉与衍射现象 记录实验数据并进行处理
记录实验结果：拍摄干涉条 纹并进行分析
干涉条纹的形 成：通过双缝 干涉实验观察 到明暗相间的
干涉条纹
条纹间距与波长 关系：根据公式 计算条纹间距， 验证干涉现象与 波长之间的正比
关系
干涉条纹的移 动：当改变光 源位置或双缝 间距时，干涉 条纹会相应移
动
干涉现象的应 用：光的干涉 在光学仪器、 测量技术和光 学通信等领域
光的衍射实验揭示光的衍射现象
光的衍射实验揭示光的衍射现象光的衍射是光通过狭缝或物体边缘时，光波的传播方向发生改变的现象。
光的衍射实验是揭示光的衍射现象的重要方法之一。
本文将介绍光的衍射实验和实验结果，以及对光的衍射现象的解释。
光的衍射实验通常可以通过一条窄缝和一个屏幕进行。
将光源置于窄缝后，光经过窄缝后会形成一个波前，而这个波前会向四周辐射，经过一段距离后到达屏幕上。
实验可以通过观察屏幕上形成的亮暗条纹来研究光的衍射现象。
实验结果表明，当窄缝越窄时，屏幕上的亮暗条纹越清晰。
这是因为窄缝越窄，光越容易发生衍射，波前的形态和干涉产生的亮暗条纹就越明显。
当窄缝足够宽时，屏幕上的亮暗条纹就不再清晰可见。
光的衍射现象可以通过光的波动性来解释。
光的波动性表现为光的传播遵循波动方程，即光在传播过程中会发生波动和干涉。
当光经过窄缝时，窄缝成为新的波源，这个波源会辐射出一系列的次级波源。
这些次级波源会干涉，形成亮暗条纹。
光的衍射现象还可以用惠更斯原理来解释。
惠更斯原理认为，每个波前上的每一点都可以看作是次级波源。
当这些次级波源发出次级波时，次级波相互干涉会形成新的波前。
这个波前的形态决定了光的传播方向和干涉亮暗的分布。
光的衍射实验除了窄缝实验，还可以通过光通过物体边缘的实验来研究光的衍射现象。
当光通过物体边缘时，物体的边缘会成为次级波源，辐射出新的次级波，并形成衍射和干涉现象。
这可以通过观察光通过狭缝或光栅时形成的亮暗条纹来研究。
光的衍射现象在日常生活中有着广泛的应用。
例如，在显微镜中，光的衍射现象使我们能够看到非常小的细胞和组织结构。
在天文学中，光的衍射现象使我们能够观测到天空中的星星和行星。
在光学仪器中，光的衍射现象也是调整镜头和光学元件的重要方法。
总结：光的衍射实验揭示了光的衍射现象，即光在通过窄缝或物体边缘时会发生波动和干涉。
光的衍射现象可以通过观察屏幕上的亮暗条纹来研究。
光的衍射现象可以用光的波动性和惠更斯原理解释。
这个实验结果对于光学研究和应用具有重要意义。
光的衍射实验报告单
光的衍射实验报告单1. 实验目的探究光的衍射现象，了解光在经过细缝时的传播特性。
2. 实验原理光的衍射是指光波在透过细缝或障碍物时发生的偏折现象。
当光波经过一个细缝时，会发生衍射现象，使得光波沿不同方向传播，最终形成明暗交替的条纹。
3. 实验装置- 光源- 狭缝片- 屏幕- 支撑架4. 实验步骤1. 将光源放置在支撑架上，调整合适的位置。
2. 将狭缝片放置在光源后方，使光通过狭缝片。
3. 将屏幕放置在狭缝片的后方，调整屏幕位置和角度，以确保光线能够正常射到屏幕上。
4. 打开光源，观察屏幕上的衍射条纹现象。
5. 调整狭缝片的宽度，观察衍射现象的变化。
6. 记录不同宽度的狭缝片对应的衍射现象。
5. 实验结果观察到了明暗交替的衍射条纹现象，并且随着狭缝片宽度的不同，衍射条纹的间距和亮度发生了变化。
较宽的狭缝片衍射现象呈现较宽的间距和较低的亮度，而较窄的狭缝片衍射现象呈现较窄的间距和较高的亮度。
6. 实验结论通过本实验可以得出以下结论：- 光波在经过细缝时会发生衍射现象。
- 衍射现象会使光波沿不同方向传播，形成明暗交替的条纹。
- 狭缝片的宽度对衍射现象有影响，较宽的狭缝片呈现较宽的间距和较低的亮度，而较窄的狭缝片呈现较窄的间距和较高的亮度。
7. 实验注意事项- 进行实验时要注意光源的安全使用，避免眼睛直接对光源进行观察。
- 调整屏幕位置和角度时要小心，避免屏幕摇晃或倾斜。
- 记录实验数据时要准确、清晰。
8. 实验扩展- 可以尝试改变光源的颜色，观察不同颜色光波的衍射现象。
- 可以使用不同形状的狭缝片，比如圆形、三角形等，观察衍射现象的变化。
9. 参考文献*以上内容仅供参考，具体实验情况以实际操作为准。
*。
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实验七-光的衍射实验
实验七 光的衍射实验
一、实验目的
1. 观察夫朗和费衍射图样及演算单缝衍射公式；
2. 观察夫朗和费圆孔衍射图样； 二、实验原理
平行光通过狭缝时产生的衍射条纹定位于无穷远，称作夫朗和费单缝衍射。
它的衍射图样比较简单，便于用菲涅耳半波带法计算各级加强和减弱的位置。
设狭缝AB 的宽度为a （如图1，其中把缝宽放大了约百倍），入射光波长为λ，
图1
O 点是缝宽的中点，OP0是AB 面的法线方向。
AB 波阵面上大量子波发出的平行于该方向的光线经透镜L 会聚于P0点，这部分光波因相位相同而得到加强。
就AB 波阵面均分为AO 、BO 两个波阵面而言，若从每个波带上对应的子波源发出的子波光线到达P0点时光程差为λ/2，此处的光波因干涉相消成为暗点，屏幕上出现暗条纹。
如此讨论，随着ϕ角的增大，单缝波面被分为更多个偶数波带时，屏幕上会有另外一些暗条纹出现。
若波带数为奇数，则有一些次级子波在屏上别的一些位置相干出现亮条纹。
若波带为非整数，则有明暗相间的干涉结果。
总之，当衍射光满足：
sin BC a k ϕλ== （1 2...k =±±, ）
时产生暗条纹；当满足：
sin (21)/2BC a k ϕλ==+ （01 2...k =±±，
, ） 时产生明条纹。
在使用普通单色光源的情况下（本实验使用钠灯），满足上述原理要求的实验装置一般都需要在衍射狭缝前后各放置一个透镜。
但是一种近似的方法也是可行的，就是使光源和观测屏距衍射缝都处在“远区”位置。
用一个长焦距
的凸透镜L 使狭缝光源S P1成像于观测屏S 上（如图2），其中S 与S P1的距离稍大于四倍焦距，透镜大致在这个距离中间，在仅靠L 安放一个衍射狭缝S P2，屏S 上即出现夫朗和费衍射条纹。
图2
设狭缝SP2与观测屏S 的距离为b ，第k 级亮条纹与衍射图样中心的距离为xk 则
/k tg x b ϕ=
由于ϕ角极小，因而sin tg ϕϕ≈。
又因为衍射图样中心位置不易准确测定，所以一般是量出两条同级条纹间的距离2xk 。
由产生明条纹的公式可知：
2(21)k b
x k a
λ=+
由此可见，为了求得入射光波长，须测量2k x ，a 和b 三个量。
三、 实验仪器
(1) 钠光灯
(2) 单面可调狭缝： SZ-22 (3) 凸透镜L 1： f=50mm (4) 二维调整架： SZ-07 (5) 单面可调狭缝： SZ-22 (6) 凸透镜L 2： f=70mm (7) 二维调整架： SZ-07
(8) 测微目镜Le （去掉其物镜头的读数显微镜） (9) 读数显微镜架 : SZ-38 (10) 滑座： TH70YZ (11) 滑座： TH70Z (12) 滑座： TH70Z (13) 滑座： TH70
四、仪器实物图及原理图
Le 1
Le
钠光灯
单缝5060610180120
缝或孔光栏L 2
L 1L 2
L 1
2
3
45
6
78
9
10
1112
13
14
15
图3 仪器实物图及原理图
五、实验步骤
(1) 把钠灯光通过透镜聚焦到单缝上成为缝光源。
再把所有器件按图十的顺
序摆放在导轨上，调至共轴。
其中小孔（φ=1mm ）和测微目镜之间的距离必须保证满足远场条件。
（图中数据均为参考数据）
(2) 调节焦距为70的透镜直至能在测微目镜中看到衍射条纹。
如果无条纹，
可以调节小孔的大小，直到找到合适的小孔为止。
(3) 仔细调节狭缝的宽度，直到目镜视场内的中央条纹两侧各有可见度较好
的3，4条亮纹。
记录单缝和测微目镜的位置，计算出两者间的距离b 。
(4) 读出狭缝宽度a ，并且记录下来 六、数据处理
为了便于计算波长可以设b
z a
λ=， 且 221
k
x z k =
+ 2x k 为两条同级条纹间的距离
选不同的级次k ，求出z 值，求平均，再计算 a z b
λ= 实验数据如下：
a=0.152mm b=840-560=280mm
=0.5mm
=0.7mm =0.9mm
计算得=0.1667 =0.14
=0.143 =0.1499
==81.37nm
实验图片
八、圆孔衍射
将单缝换成圆孔，观察衍射条纹，用测微目镜测出艾里斑的直径e ，由已知衍射小孔直径d=1mm ，焦距f=70mm ，可验证
1.22e f a
λ
=
公式的正确性（其中a 为孔的半径），本实验要求实验环境很暗。
.
+
注：多孔架的8孔大小分别为：φ0.10mm，φ0.15mm，φ0.20mm，φ0.30mm，φ0.50mm，φ0.60mm，φ1.0mm，φ2.0mm。
实验数据如下：
测量值e=0.091mm
计算值为f=1.22=0.099064mm
现场实验图片
通过做实验，我认为光的衍射现象观察的影响因素分析的衍射应用有以下几个应用方向：
1)普遍应用于光谱分析领域，比如说衍射光栅光谱仪等。
2）应用于衍射成像，比如说衍射成像概念、成像仪器分辨。
3）衍射呈现波阵面，有利于全息术原理的进一步发展。
4）衍射广泛应用于结构分析，例如X射线结构学等。