单缝衍射光强分布的测定
测量单缝衍射的光强分布.
x 单方向转动手轮 , 沿 方向每次移动 0. 200mm , 从左侧
二级暗纹中心一直测到右侧二级暗纹中心 。 注意切勿反转 手轮 ，以免产生螺旋空程差。
四. 实验数据处理:
1. 作出单缝衍射的光强分布曲线 。在直 角坐标纸上,以横轴表示各点的坐标位置
x ; 纵轴表示各点的光强度I , 由实验数
据描出各点 , 用平 滑曲线连接起来 , 即 为单缝衍射的光强分布曲线。
单缝衍射光强分布曲线的绘制
I A
中央明纹中心
一级暗纹中心
b 是中央明纹半宽度
0
b 也是衍射条纹的宽度
b
b
xmm
2. 计算出单缝的宽度 a :
根据单缝衍射生成暗纹的条件: a sin k
池的光电流 I 与光照强度 i成正比。
4. 单缝衍射生成暗条纹的条件是 a sin k 可
见，增大单缝的宽度，条纹的亮度增强，但条纹 的宽度变窄；反之，减小单缝的宽度，虽然条纹 的宽度变宽，但条纹的亮度减弱。
单缝衍射光强分布曲线
三二一 级级级 明明明 纹纹纹 中中中 心心心
I A
中 央 明 纹 中 心
3. 将光屏置于光强测量装置之前,调二维调节架,选择所需的
a 单缝宽度 观察光屏上的衍射条纹;调整出一个图象清晰.对
称,条纹宽度适当的单缝衍射条纹来。这是实验的关键。
4. 使用检流计必须先调零, 选择量程的原则是使读数 尽可能大，如果超过量程 要换档；若读数太小也要 换档 (换挡后必须先调零)。
测量中央明纹中心的光强度
一．实验目的
１．观察单缝衍射现象及其特点； ２．测量单缝衍射的光强分布； ３．用单缝衍射的规律计算单缝缝宽；
单缝衍射光强分布的测量实验报告
单缝衍射光强分布的测量实验报告一、实验目的1、观察单缝衍射现象，加深对光的波动性的理解。
2、测量单缝衍射的光强分布，验证衍射理论。
3、掌握光强测量的基本方法和仪器的使用。
二、实验原理当一束光通过宽度可调的狭缝时，会在屏幕上产生衍射条纹。
根据惠更斯菲涅尔原理，单缝衍射的光强分布可以用下式表示：＼I ＝ I_0 ＼left(＼frac{＼sin ＼beta}｛＼beta}＼right)＾2\其中，＼（I\）是衍射光强，＼（I_0\）是中央明纹的光强，＼（＼beta ＝＼frac{＼pi a ＼sin ＼theta}｛＼lambda}＼），＼（a\）是单缝宽度，＼（＼theta\）是衍射角，＼（＼lambda\）是入射光波长。
在衍射角较小的情况下，＼（＼sin ＼theta ＼approx ＼frac{y}｛L}＼），其中＼（y\）是衍射条纹到中央明纹的距离，＼（L\）是单缝到屏幕的距离。
三、实验仪器1、氦氖激光器2、单缝装置3、光传感器4、移动平台5、数据采集系统四、实验步骤1、调整实验装置将氦氖激光器、单缝装置和光传感器安装在移动平台上，并使其处于同一水平直线上。
调整单缝装置，使其与激光束垂直，并且单缝宽度适中。
调整光传感器的位置，使其能够接收到衍射光。
2、连接数据采集系统将光传感器与数据采集系统连接，确保数据能够准确传输。
3、测量光强分布打开激光器，让激光通过单缝产生衍射现象。
移动光传感器，从中央明纹开始，沿着衍射条纹的方向，每隔一定距离测量一次光强，并记录数据。
测量范围覆盖足够多的衍射条纹，以获得完整的光强分布曲线。
4、重复测量为了减小误差，重复上述测量步骤至少三次，取平均值作为最终的测量结果。
5、数据处理将测量得到的数据导入计算机，使用相关软件进行处理和分析。
绘制光强分布曲线，并与理论曲线进行比较。
五、实验数据与处理以下是一组测量得到的数据：｜位置＼（y\）（mm) ｜光强＼（I\）（μW) ｜｜｜｜｜－10 ｜ 15 ｜｜－8 ｜ 30 ｜｜－6 ｜ 50 ｜｜－4 ｜ 80 ｜｜－2 ｜ 120 ｜｜ 0 ｜ 150 ｜｜ 2 ｜ 120 ｜｜ 4 ｜ 80 ｜｜ 6 ｜ 50 ｜｜ 8 ｜ 30 ｜｜ 10 ｜ 15 ｜根据上述数据，绘制光强分布曲线如下：（此处插入光强分布曲线的图片）通过与理论曲线的对比，可以发现实验曲线与理论曲线基本吻合，但在某些细节上存在一定的偏差。
衍射光强分布测量3
单缝衍射光强分布的测量依照光源、衍射孔（或缝）、屏三者的相互位置，可以把衍射分成两种，菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射。
在实验室中，常把光源放在前透镜的焦平面上，从前透镜中射出的平行光垂直照射在狭缝上，通过狭缝形成的衍射光经后透镜汇聚到位于其后焦平面的观察屏上，衍射光在观察屏上形成一组明暗相间的条纹，中央条纹最亮，其宽度约为其他亮纹宽度的两倍，这组条纹就是夫琅禾费单缝衍射条纹。
这是一个基本的光学实验，难度不大，适合于理工农科各专业学生选做，操作过程简单，但调节过程有一定的难度，需要一定的技巧，作图过程比较复杂，需要一定的耐心。
实验具体内容与要求1.检流计预热15分钟。
2.转动副尺手轮，将光电探头调至35mm处，调节探头方向，使之与轨道平行。
3.取下狭缝调节架，微调激光管，使光斑射在探头底部缝中央。
4.将狭缝调节架置于光源与探头之间，调节狭缝水平方向位置，知道出现清晰、明暗相间、界限分明的衍射条纹后，逆时针转动副尺手轮，将光电探头调至55mm处。
5.待检流计调零后，将光电探头接到检流计输入端，记下即时读数，然后顺时针将副尺手轮转动50个格（半圈）纪录一次读数于表格中，共测80个数据。
实验仪器简介1.导轨：放置激光器，单缝二维调节架，一维光强测试仪。
2.激光电源、激光器：提供和发射激光。
3.单缝二维调节架：形成衍射条纹。
4.一维光强测试仪：将光强转变为光电流。
5.数字式检流计：显示光电流大小。
预习要求1.了解夫琅禾费单缝衍射原理。
2.掌握用光强分布测试仪测量光强度分布的调节使用方法。
3.了解单缝衍射光4.熟悉实验具体内容。
5.列出测量数据纪录表格。
常见问题与解答1.实验中为什么要找出中央明纹的位置？本实验的最终目的是为了能做出光强度分布图，找出中央明纹的位置，使其极大值位于所测数据的中间位置，做出的图像才能够出现主极大和其两边的二级极大。
2.实验中为什么要保证中央明纹的光电流值不要偏小？如果中央明纹的光电流值偏小，那么其他位置的光电流值将更小，自然光照射的光电流值给作图带来一定的麻烦，而且，做出的图效果也不好。
单缝衍射光强的分布测量实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除单缝衍射光强的分布测量实验报告篇一：衍射光强分布测量衍射光强分布测量***，物理学系摘要：本实验利用激光为光源研究激光经过单缝与单丝时的衍射光强度分布情况。
激光的高准直性符合夫琅和费远场条件，且高单色性保证测量时没有不同波长光的叠加影响。
光感应器方面使用光栅尺与电脑连接做0.02毫米/点的高精度自动扫描。
通过巴比涅原理迂回得到了没有直射光时单丝的衍射光强分布，完整验证了运用衍射光强分布来测量小微物体的长度的方法和可行性，并实际运用此法测量了铜丝和头发丝的直径。
关键词：衍射分布巴比涅原理单缝直径测量ThemeasurementoftheDistributionofLightDiffraction YixiongKeYiLin,DepartmentofphysicsAbstarct：Thisexperimentmadeuseoflaserasthelightsourcetoverif yaseriesofdiffractionpatternsof633nmlaserviadiffere ntsingleslitsandmonofilaments.Thecollimationfeature ofthelasermeetstheconditionofFraunhoferdiffraction, themonochromicfeatureoflaserprovideabetterexperimen talenvironmentthatthediffractionpatternwon`tbeinter ferebythelightofotherwavelength.weuselinearencorder connectedtopcviauLI(universalLaboratoryInterface)as thesensortoautomaticallyscanthediffractionpatternwi ththeratioof0.02mmperdot.weusebabinet’sprincipletogetthediffractionpatternofamonofilament p letelyverifiedthemethodandfeasibilityofmeasuringati nyobjectwithitsdiffractionpattern.Inaddition,wetryt omeasurethediameterofacopperwireandpeople’shairinthiswayKeywords:Diffractiondistributionbabinet`sprinciplesingleslitsmeasureDiameterofthewire1一、引言衍射是波遇到障碍物时便利直线传播的现象。
单缝衍射光强分布实验及不确定度计算
单缝衍射光强分布实验及不确定度计算
一、实验原理
单缝衍射实验是研究光通过窄缝的衍射现象。
当单色光照射在窄缝上时，光线会绕过窄缝并在屏幕上产生衍射条纹。
根据波动理论，这些条纹的宽度和形状可以通过衍射角和缝宽来计算。
二、实验步骤
1.准备实验器材：单缝装置、激光器（发出波长已知的单色光）、屏幕、尺子、测角
仪。
2.将激光器固定在单缝装置上，确保光束垂直照射在单缝上。
3.将屏幕放在离单缝一定距离的位置，确保屏幕上的衍射条纹清晰可见。
4.使用尺子测量单缝的宽度（精确到0.01mm）。
5.使用测角仪测量衍射条纹之间的角度（精确到0.1°）。
6.记录数据，至少进行3次实验以减小误差。
三、不确定度计算
根据实验数据，我们可以计算出衍射条纹的宽度和形状。
不确定度可以通过以下公式计算：
其中，ΔI是总不确定度，I是衍射条纹的平均光强，N是实验次数，ΔI0是激光器的光强波动范围。
四、实验结果与讨论
根据实验数据，我们可以得出衍射条纹的宽度和形状，以及它们与缝宽和波长的关系。
同时，我们还可以讨论不确定度对实验结果的影响。
单缝衍射的光强分布及缝宽测定
单缝衍射的光强分布及缝宽测定周鹏1（武汉大学 物理科学与技术学院，湖北，武汉，430072）摘要：本实验利用光电转化法研究单缝夫琅禾费衍射的光强分布，并利用衍射花样测定单缝的宽度，加深了对光的衍射理论的理解。
关键词：单缝衍射；光强分布；光电检流计1作者：周鹏（1994.11—），男，山东济宁人，武汉大学2011级物理弘毅班本科生，学号：20113010200061.引言为了计算衍射图必须取一定的近似，通常取菲涅尔近似和夫琅禾费近似，相应的衍射区光波的行为分别为菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射。
夫琅禾费衍射要求光源级接受屏到衍射屏的距离都是无限远或相当于无限远，其衍射图样不随距离的增加而改变。
夫琅禾费衍射的计算较菲涅尔衍射简单，在傅里叶光学中具有重要的意义。
2.实验原理图 1 夫琅禾费衍射原理图夫琅和费衍射是平行光的衍射，在实验中可借助两个透镜来实现，如图1所示。
与光轴平行的衍射光会聚于屏上0P 处，是中央亮纹的中心，其光强设为0I ；与光轴成θ 角的衍射光束会聚于P θ 处，可以证明, P θ处的光强I θ为202sin ,s n i u I I u a u θλπθ==(1)式中，a 为狭缝宽度，λ为单色光的波长。
理论上可以证明，激光发散角（rad 53101~101--⨯⨯）很小，可当做平行光入射．不加透镜，若满足2/8L a λ>>，单缝衍射就处于夫琅禾费衍射区域。
根据该式可以对L 的取值范围进行估算：实验时，若取4110a m -≈⨯，入射光是He-Ne 激光，其波长为632.80nm ，2/ 1.62a cm cm λ=≈，所以只要取cm L 20≥，就可满足夫琅禾费衍射的远场条件．但实验证明，取80L cm ≈，结果较为理想由(1)式可知：当0u =时，衍射光强有最大值；当(1,2, 3...)u k k π±±==±时，衍射光强有极小值，对应于屏上的暗纹，由于θ值实际上很小，因此可近似地认为暗纹对应的衍射角为/k a θλ≈。
单缝衍射光强分布实验报告
单缝衍射光强分布实验报告实验报告：单缝衍射光强分布实验一、实验目的通过实验观察和探究单缝衍射现象，了解光的波动性质，研究单缝衍射光强分布的规律。
二、实验原理单缝衍射是指当光线通过一个狭缝时，由于光的波动性质，光波会发生衍射现象，即光线会向周围扩散。
根据夫琅禾费衍射公式，单缝衍射光强分布的规律可以通过以下两个公式推导得出：1.衍射公式：θ=mλ/b其中，θ为衍射角，m为条纹的级次（m=0,±1,±2,...），λ为波长，b为狭缝宽度。
2. 衍射光强分布公式：I = I0 * (sin(β) / β)^2 * (sin(Nα) / sin(α))^2其中，I为条纹的光强，I0为中央条纹的光强，β为β = πb *sinθ / λ，α为α = πa * sinθ / λ，a为光源的宽度，N为缝数。
三、实验步骤1.将光源与被研究的缝隙间隔一定距离，并确保光源垂直照射缝隙。
2.使用光屏接收衍射光，并根据需要调整光屏距离缝隙的距离，以便更好地观察衍射条纹。
3.用CCD相机拍摄光屏上的衍射条纹，通过图像处理软件量化光强，得到光强分布曲线。
4.调整狭缝的宽度，观察并记录不同宽度下的光强分布情况。
5.重复实验多次，取平均值以减小误差。
四、实验结果与分析通过实验观察到的结果，我们可以得到以下结论：1.光强分布呈现明暗相间的条纹状，其中最中央的一条条纹最亮，两侧的条纹逐渐减弱。
2.随着波长λ的增大，条纹间距减小，光强分布也发生变化。
3.随着缝宽b的增大，条纹变得更为集中，光强分布呈现更明显的周期性变化。
4.当缝数N增加时，条纹的光强分布曲线会发生明显的变化，呈现出更多的衍射条纹。
五、实验注意事项1.实验过程中需要保证光源的稳定性，尽量避免光强波动引起的误差。
2.调整光屏与缝隙距离时，需注意确保垂直照射，并尽可能保持一定的距离以获得更清晰的图像。
3.使用CCD相机拍摄图像时，应注意调整曝光时间和对比度以获得最佳的图像质量。
单缝衍射的光强分布实验报告
#### 一、实验目的1. 理解单缝衍射现象及其光强分布规律。
2. 通过实验验证单缝衍射的光强分布公式。
3. 掌握使用光学仪器进行单缝衍射实验的方法。
#### 二、实验原理单缝衍射是光波通过狭缝后，在屏幕上形成明暗相间的衍射条纹现象。
根据夫琅禾费衍射理论，单缝衍射的光强分布可以由以下公式描述：\[ I(\theta) = I_0 \left( \frac{\sin\left(\frac{\pi a\sin\theta}{\lambda}\right)}{\frac{\pi a \sin\theta}{\lambda}} \right)^2 \]其中，\( I(\theta) \) 是与光轴成 \( \theta \) 角度的光强，\( I_0 \) 是中心亮条纹的光强，\( a \) 是狭缝宽度，\( \lambda \) 是入射光的波长。
#### 三、实验仪器1. 激光器2. 单缝狭缝板3. 光学导轨4. 屏幕板5. 光电传感器6. 数据采集系统7. 计算机软件#### 四、实验步骤1. 将激光器、单缝狭缝板、光学导轨、屏幕板和光电传感器依次安装在光学导轨上。
2. 调节激光器，使其发出的激光束垂直照射到单缝狭缝板上。
3. 将光电传感器放置在屏幕板上，确保其与屏幕板平行。
4. 打开数据采集系统，记录光电传感器接收到的光强数据。
5. 调节单缝狭缝板的宽度，重复步骤4，记录不同缝宽下的光强数据。
6. 改变光电传感器与屏幕板之间的距离，重复步骤4和5，记录不同距离下的光强数据。
7. 根据记录的数据，绘制光强分布曲线，并与理论公式进行比较。
#### 五、实验结果与分析1. 实验结果表明，随着缝宽的减小，衍射条纹的宽度增加，主极大值的光强降低。
2. 实验结果与理论公式基本吻合，说明单缝衍射的光强分布符合夫琅禾费衍射理论。
3. 通过实验验证了单缝衍射光强分布公式，加深了对单缝衍射现象的理解。
#### 六、实验总结本次实验成功观察到了单缝衍射现象，并验证了单缝衍射的光强分布规律。
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单缝衍射光强分布的测定
光的衍射现象是光的波动性又一重要特征。
单缝衍射是衍射现象中最简单的也是最典型的例子。
在近代光学技术中，如光谱分析、晶体分析、光信息处理等到领域，光的衍射已成为一种重要的研究手段和方法。
所以，研究衍射现象及其规律，在理论和实践上都有重要意义。
实验目的
1. 观察单缝衍射现象及特点。
2. 测定单缝衍射时的相对光强分布
3. 应用单缝衍射的光强分布规律计算缝的宽度α。
实验仪器
光具导轨座，He-Ne 激光管及电源，二维调节架，光强分布测定仪，可调狭缝，狭缝A 、B 。
扩束镜与起偏听偏器，分划板，光电探头，小孔屏，数字式检流计（全套）等。
实验原理
光在传播过程中遇到障碍时将绕过障碍物，改变光的直线传播，称为光的衍射。
光的衍射分为夫琅和费衍射与菲涅耳衍射，亦称为远场衍射与近场衍射。
本实验只研究夫琅和费衍
射。
理想的夫琅和费衍射，其入射光束和衍射光束均是平行光。
单缝的夫琅和费衍射如图二 所示。
当处于夫琅和费衍射区域，式中α是狭缝宽度，L 是狭缝与屏之间的距离，λ是入射光的波长。
实验时，若取α≤10-4m, L ≥1.00m ，入射光是
He-Ne 激光，其波长是632.8nm,就可满足上述条件。
所以，实验时就可以采用如图一装置。
λ<<L
82
α如图二 单缝衍射的光路图
1、导轨
2、激光电源
3、激光器
4、单缝或双缝二维调节架
5、小孔屏
6、一维光强测量装置
7、WJF 型数字式检流计
根据惠更斯-菲涅耳原理，可导出单缝衍射的光强分布规律为
当衍射角ϕ等于或趋于零时，即ϕ=0（或ϕ→0），按式，有
故I=I 0，衍射花样中心点P 0的光强达到最大值（亮条纹），称为主极大。
当衍射角ϕ满足
时，ｕ=k π 则I=0，对应点的光强为极小（暗条纹）， k 称为极小值级次。
若用X k 表示光强极小值点到中心点P 0的距离，因衍射角ψ甚小，则
故X k =L ϕ=k λL/α,当λ、L 固定时，X k 与α成反比。
缝宽α变大，衍射条纹变密；缝宽α变小，衍射条纹变疏。
同时可推导出中央主极大的角度（即±1级暗纹的间距）∆ϕ=2λ/α，两相邻暗纹的衍射角之差为∆ϕ=
λ/α。
两相邻暗纹间的亮纹称为次极大。
sin ϕ 0
±1.43λ/α ±2.46λ/α ±3.47λ/α … I I 0 0.47 I 0 0.017 I 0 0.008 I 0 … 各极极大的位置和相应的光强如下图三所示：
实验内容和步骤
实验装置如图一所示，按图搭好实验仪器。
实验采用发散度甚小的He-Ne 激光作为光源，满足入射光为平行光的条件。
为满足夫琅和费衍射条件，应尽量将显示衍射图像的屏远
⎪
⎭⎫ ⎝
⎛=⎪⎭
⎫ ⎝⎛=λϕπsin sin 2
0αu u u I I 1sin lim
=u
u
()
±±±==,2,1sin k k
α
λ
ϕα
λ
ϕϕk
≈≈sin 图三 单缝衍射的相对光强分布曲线
离单缝，即L>>1.00m，这样就可省去单缝后面的透镜。
1.观察单缝衍射现象
按图一安排实验仪器，点亮He-Ne激光器，调节各元件共轴，使激光垂直照射于单狭缝的刀口面上，在距狭缝L处置以观察屏P，在狭缝夹座上依次放狭缝A，B和单丝，观察屏上出现的各种现象和变化规律，并作记录。
最后固定缝宽α，调整各元件使屏上的衍射图像清晰、对称、最亮，而且条纹间距适当，以利于测量。
+
2.测定单缝衍射图像的相对光强分布
移开衍射屏，用装有硅光电池的光强分布测示仪测出衍射光强。
测量过程如下：
打开激光电源，用小孔屏调整激光光路。
打开检流计电源，预热及调零。
测量线连接其输入孔与光电探头。
调整二维调节架，选择所需要的单缝式双缝等对准激光束中心,使之在小孔屏上形成良好的衍射光强。
拿去小孔屏，调整一维光强测量装置使光电探头中心与激光束的高低一致，移动方向与激光束垂直，起始位置适当。
开始测量，转动手轮光电探头移动一定距离（如0.5mm或1mm），使硅光电池的进光狭缝从衍射图样的一边k=3(或k=2)的位置开始单向逐点扫描到另一边k=3(或k=2)的位置，每隔0.5mm~1.0mm）记录一次光强值，从数字检流计（置适当量程）上读取一个数值，逐点记录下来。
其中，应准确记下主极大、次极大和极小的位置及相对光强。
3.作出衍射光强分布图
在坐标格子上以横轴为距离，纵轴为光强，将记录下来的数值绘出来，从坐标纸上作出的相对光强I/ I0与光电池位置X的关系曲线，就是衍射光强分布图，并与理论曲线作比较。
测出狭缝与光电池的距离L，将各级的X k（表示光强极小值点到中心点P0的距离）和L值代入公式X k=kλL/α计算狭缝α宽度，并求平均值，计算标准差。
记录数据表格自拟。
数据记录及处理
衍射光强分布图实验值
λ=632.8nm L=82cm
X k…
I …
X k…
I …
X k…
I …
X k…
I …
以上测量是转动按图一光路，转动手轮使光电探头移动一定距离（如0.5mm或1mm）每隔0.5mm~1.0mm）记录一次光强值，从数字检流计（置适当量程）上读取一个数值，逐点记录下来。
将记录的数据用matlab软件或从坐标纸上作出的相对光强I与位置X的关系曲线。
将各级的X k（表示光强极小值点到中心点P0的距离）和L值
代入公式X k=kλL/α计算狭缝α宽度，并求平均值，计算标准差。
k 代入公式X
=kλL/αα(cm)
k
1 L
X k
k
2 L
X k
k
3 L
X k
k
讨论与思考
1．在单缝衍射过程中缝宽α增大或变窄时，衍射图样有何变化？当增大到α>>λ时，情况又如何？
2．在单缝衍射中，单缝到光电池距离L的大小对衍射的光强分布有无影响？为什么？。