单缝衍射的相对光强分布完整实验报告
单缝和单丝衍射光强分布实验报告
单缝和单丝衍射光强分布实验报告单缝和单丝衍射光强分布实验报告引言：光学是一门研究光的传播、变化和作用的科学，而衍射则是光学中一个重要的现象。
本实验旨在通过观察单缝和单丝的衍射现象，了解光的波动性质以及衍射的规律。
实验装置：实验装置主要包括光源、单缝/单丝装置、屏幕和测量仪器。
光源采用一束单色光（如红光），单缝/单丝装置则包括一个狭缝或一个细丝，屏幕用于接收衍射光，并在屏幕上形成衍射图样。
测量仪器可用于测量衍射图样的光强分布。
实验过程：1. 实验前准备：a. 准备光源、单缝/单丝装置、屏幕和测量仪器。
b. 调整光源和单缝/单丝装置的位置，使其与屏幕保持适当的距离。
c. 确保实验环境光线较暗，以便更好地观察衍射现象。
2. 单缝衍射实验：a. 将单缝装置放置在光源和屏幕之间，并调整单缝的宽度。
b. 观察屏幕上的衍射图样，并记录下各个位置的光强。
c. 根据实测数据，绘制出单缝衍射的光强分布曲线。
3. 单丝衍射实验：a. 将单丝装置放置在光源和屏幕之间，并调整单丝的位置。
b. 观察屏幕上的衍射图样，并记录下各个位置的光强。
c. 根据实测数据，绘制出单丝衍射的光强分布曲线。
实验结果与分析：通过实验观察和数据记录，我们得到了单缝和单丝衍射的光强分布曲线。
从实验结果中我们可以得出以下结论：1. 单缝衍射：a. 在中央峰附近，光强最大，随着距离中央峰的增加，光强逐渐减小。
b. 出现一系列的衍射极小值，即暗条纹，这些极小值的位置与单缝的宽度有关。
c. 衍射极小值的位置满足衍射公式：sinθ = mλ/d，其中θ为衍射角，m为整数，λ为波长，d为单缝宽度。
2. 单丝衍射：a. 衍射图样呈现出一组明暗相间的环形条纹，中央亮环被称为中央峰。
b. 环形条纹的亮度逐渐减弱，直至消失。
c. 单丝衍射的光强分布符合夫琅禾费衍射公式：I = I0 (J1(x)/x)^2，其中I为光强，I0为中央峰的光强，J1为一阶贝塞尔函数，x为无量纲参数。
单缝衍射光强分布实验报告
单缝衍射光强分布实验报告单缝衍射是一种光学现象，通过实验可以观察到光在通过一个细缝时的衍射效应。
本文将介绍一项关于单缝衍射光强分布的实验，并对实验结果进行分析和讨论。
实验过程中，我们使用了一个狭缝装置，该装置具有一个非常细小的缝隙，光线可以通过这个缝隙进入。
实验中，我们使用了一束平行光照射到狭缝上，并在屏幕上观察到了一系列的明暗条纹。
通过观察实验结果，我们可以看到在缝隙附近形成了一条明亮的中央区域，称为中央最大亮条纹。
中央最大亮条纹的光强最大，光线在通过缝隙时几乎没有发生衍射，呈现出直线传播的特点。
在中央最大亮条纹两侧，形成了一系列的暗条纹和亮条纹，这些条纹交替出现，呈现出规律的间距。
这是由于光线在通过缝隙时发生了衍射现象，光线波前的形状受到了缝隙的限制，导致光线在缝隙后方形成了一系列的衍射波。
根据衍射现象的特点，我们可以得到一个重要的结论：缝隙越宽，衍射效应越弱，条纹间距越大；缝隙越窄，衍射效应越强，条纹间距越小。
这是因为当缝隙越宽时，光线波前的形状变化较小，衍射效应也会相应减弱；而当缝隙越窄时，光线波前的形状变化较大，衍射效应也会相应增强。
实验中，我们还可以通过改变入射光的波长来观察到不同的衍射效应。
根据衍射公式，波长越小，衍射效应越明显，条纹间距越小；波长越大，衍射效应越弱，条纹间距越大。
通过这个实验，我们可以深入理解光的波动性质以及衍射现象的发生原理。
同时，这项实验也具有一定的应用价值，例如在天文观测中，通过观察恒星的光谱衍射条纹，可以得到有关恒星的重要信息。
总结起来，单缝衍射光强分布实验是一项具有重要意义的实验，通过观察明暗条纹的分布，我们可以了解到光线在通过狭缝时的衍射现象。
实验结果表明，缝隙的宽度和入射光的波长都会对衍射效应产生影响，这为我们进一步研究光的波动性质和衍射现象提供了重要的参考。
单缝衍射光强的分布测量实验报告
单缝衍射光强的分布测量实验报告实验名称：单缝衍射光强的分布测量实验目的：1. 了解单缝衍射现象及其规律；2. 掌握测量单缝衍射光强的方法和步骤。
实验器材：1. 单缝光源2. 单缝衍射装置3. 光电探测器4. 数字多道分析器5. 电脑与连接线6. 实验支架7. 高精度尺子实验原理：当光传播到单缝上时，由于光的波动性，出现了衍射现象。
在单缝前方远离缝的一定距离处，出现一系列亮暗的条纹，即衍射图样。
衍射图样反映了波阵面在缝后的衍射情况，通过测量这些条纹的亮度，可以得到单缝衍射光强的分布。
实验步骤：1. 将实验装置搭建好，确保光路正常且稳定。
2. 将光电探测器放置在远离单缝的一定距离处，调整其位置使其刚好能接收到衍射光。
3. 将电脑与数字多道分析器连接。
4. 打开数据采集软件，设置好采集参数。
5. 开始采集数据，持续一段时间，确保得到足够多的数据点。
6. 关闭数据采集软件，保存数据并进行数据分析。
7. 根据采集到的数据绘制单缝衍射光强分布图。
实验结果分析：根据采集到的数据，可以得到每个位置上的光强数值。
通过绘制光强与位置的关系图，可以观察到一系列亮暗条纹的分布。
根据衍射理论可以推导出单缝衍射的光强分布公式：I(x) = (I_0 * sin(β)/β)^2 * (sin(α)/α)^2其中，I(x)为位置x处的光强，I_0为中央最大光强，β为sin(β) = (π* b * sin(α))/λ，b为单缝宽度，α为入射光与垂直方向的夹角，λ为入射光波长。
实验误差分析：1. 由于实验器材和环境的限制，实际测量中可能会存在一定的误差。
2. 光电探测器的位置调整可能不够精确，导致实际测量的位置与理论位置存在偏差。
3. 光源的稳定性对实验结果也有一定影响，光源的波动性会导致实际测量的数值偏差。
4. 数据采集时的误差也需要注意，包括噪声、干扰等。
实验结论：通过实验测量单缝衍射光强的分布，可以得到一系列亮暗条纹的分布情况。
单缝衍射测定实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 观察并理解单缝衍射现象及其特点。
2. 通过实验测量单缝衍射的光强分布，绘制光强分布曲线。
3. 利用单缝衍射的规律计算单缝的缝宽。
二、实验原理光在传播过程中遇到障碍物时，会发生衍射现象，即光线偏离直线传播，进入障碍物后方的阴影区。
单缝衍射是光通过一个狭缝时发生的衍射现象。
当狭缝的宽度与入射光的波长相当或更小时，衍射现象尤为明显。
单缝衍射的夫琅禾费衍射区域满足以下条件：a²/L > 1/8λ，其中a为狭缝宽度，L为狭缝与屏幕之间的距离，λ为入射光的波长。
在夫琅禾费衍射区域，衍射光束近似为平行光。
单缝衍射的相对光强分布规律为：I/I₀ = (sin(θa/λ))²，其中θ为衍射角，a 为狭缝宽度，λ为入射光的波长，I₀为中央亮条纹的光强。
三、实验仪器1. 激光器：提供单色光。
2. 单缝衍射装置：包括狭缝、衍射屏和接收屏。
3. 光强测量装置：包括数字式检流计和光电传感器。
4. 光具座：用于固定实验仪器。
5. 秒表：用于测量时间。
四、实验步骤1. 将激光器、单缝衍射装置、光强测量装置和光具座依次安装在光具座上，调整仪器，保证等高共轴。
2. 调节狭缝宽度，记录缝宽a。
3. 调节衍射屏与狭缝之间的距离L，确保满足夫琅禾费衍射条件。
4. 观察衍射条纹，记录中央亮条纹和各级暗条纹的位置。
5. 使用光电传感器测量各级暗条纹的光强，记录数据。
6. 计算各级暗条纹的相对光强I/I₀。
7. 以衍射角θ为横坐标，I/I₀为纵坐标，绘制光强分布曲线。
8. 利用单缝衍射的规律计算狭缝宽度a。
五、实验数据及结果1. 狭缝宽度a：1.5mm2. 衍射屏与狭缝之间的距离L：50cm3. 各级暗条纹位置（以衍射角θ表示）：- 第一级暗条纹：θ₁ = 3.0°- 第二级暗条纹：θ₂ = 6.0°- 第三级暗条纹：θ₃ = 9.0°4. 各级暗条纹的相对光强I/I₀：- 第一级暗条纹：I₁/I₀ = 0.04- 第二级暗条纹：I₂/I₀ = 0.008- 第三级暗条纹：I₃/I₀ = 0.0025. 光强分布曲线：根据实验数据绘制光强分布曲线。
单缝衍射的光强分布(完整版-空白打印版-真实实验数据)
深圳大学实验报告课程名称：大学物理实验（一）实验名称：单缝衍射的光强分布学院：专业：班级：组号：指导教师：报告人：学号：实验时间：年月日星期实验地点科技楼 90 实验报告提交时间：理论上可以证明只要满足以下条件，单缝衍射就处于夫琅和费衍射区域：La 82>>λ或82a L >>λ为狭缝与屏之间的距离；λ为入射光的波长。
的取值范围进行估算：实验时，若取m a 4101-⨯≤，入射光是应用单缝衍射的公式计算单缝缝宽 λϕk a =sin k k L ϕtan = 很小，所以a kL L X k k /λ=Φ=激光器与单缝之间的距离以及单缝与一维光强测量装置之间的距离均置为50cm 左右，本实验采用的是方向性很好，发散角rad 53101~101--⨯⨯的Ne He -激光作为光源，这样可满足夫琅和费衍射的远场条件，从而可省去单缝前后的透镜1L 和2L 。
；．点亮Ne He -激光器，使激光垂直照射于单缝的刀口上，利用小孔屏调好光路，须特别注意的是：观察时不要正对电源，以免灼伤眼睛。
WJH 接上电源开机预热15min ，将量程选择开关置I 档，衰减旋钮置校准为止（顺时针旋到底，即灵敏度最高）。
调节调零旋钮，使数据显示器显示“-000”（负号闪烁）。
以后在测量过深圳大学实验报告课程名称：大学物理实验（一）实验名称：单缝衍射的光强分布学院：专业：班级：组号： B7 指导教师：报告人：学号：实验时间： 201 年月日星期实验地点科技楼 90 实验报告提交时间：单缝衍射相对光强度曲线图。
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。
单缝衍射的光强分布实验报告
单缝衍射的光强分布实验报告光学是研究光的传播、发射、吸收和干涉等现象的科学，而衍射则是光通过障碍物后产生的偏折现象。
单缝衍射实验是光学实验中的经典实验之一，通过实验可以观察到光在通过单缝时的衍射现象，进而研究光的传播规律和特性。
本实验旨在通过实验观察和数据分析，探究单缝衍射的光强分布规律，为光学理论提供实验依据。
实验装置及原理：本实验采用的实验装置主要包括，光源、单缝装置、准直透镜、光强测量仪等。
光源通过准直透镜后，射入单缝装置，经过单缝后形成衍射光斑，最后被光强测量仪测量光强分布。
单缝衍射的原理是，当光波通过单缝时，由于单缝的存在，光波会发生衍射现象，形成一系列干涉条纹，通过测量这些干涉条纹的光强分布，可以得到单缝衍射的光强分布规律。
实验步骤及数据处理：1. 调整光源和准直透镜，使光线垂直射入单缝装置；2. 通过光强测量仪，测量不同角度下的光强分布；3. 记录实验数据，绘制光强分布曲线；4. 根据实验数据，分析单缝衍射的光强分布规律。
实验结果及分析：通过实验数据处理和分析，我们得到了单缝衍射的光强分布曲线。
实验结果表明，单缝衍射的光强分布呈现出明显的周期性变化，且中央最亮，两侧逐渐减弱的规律。
这与衍射现象的理论预期相符合，进一步验证了光的波动性和衍射现象的存在。
结论：通过本实验，我们成功观察到了单缝衍射的光强分布规律，实验结果与理论预期相符合。
这为光学理论的研究提供了实验依据，也为光学应用提供了重要的参考。
同时，本实验也展示了光学实验的重要性和实验方法的重要性，为光学实验教学提供了有力支持。
总结：单缝衍射实验是光学实验中的重要实验之一，通过实验可以观察到光的波动性和衍射现象，为光学理论的研究和光学应用提供了重要的实验依据。
本实验通过实验观察和数据分析，成功得到了单缝衍射的光强分布规律，实验结果与理论预期相符合。
这为光学理论研究和实验教学提供了重要参考，也为光学应用提供了重要支持。
希望通过本实验的学习，可以更好地理解光学原理，提高实验技能，为光学领域的发展贡献自己的力量。
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基础物理实验（Ⅱ）课程实验报告
实验2.10 单缝衍射相对光强分布
为了使实验数据不超出光功率计的量程。
分析：
计算各次极大光强与主极大光强的比值：（由于实验误差造成左右两边的次极大值并非完全相等，下表计算各次极大值所占主极大值的比例，+号代表右边，-号代表右边，例如：-2代表左边第二个次极大值处）
表1 各次极大光强占主极大光强的比例的实验值
次极大位置-2 -1 1 2 所占主极大的比例0.015 0.039 0.037 0.015
表2 各次极大光强占主极大光强的比例的理论值[1]
次极大位置-2 -1 1 2
所占主极大的比例0.017 0.047 0.047 0.017
表3 相对误差分析
次极大位置-2 -1 1 2 所占主极大的比例0.015 0.039 0.037 0.015 相对误差-11.76% -17.02% -21.28% -11.76% 备注：上表中+号表示实验数据比理论值大，-号表示实验数据比理论值小。
从表3中可以看出，实验所测得的个次极大值与理论值有一定的误差，普遍比理论值偏小，尤其是第一个次极大值与理论值误差较大。
本实验采用的是氦氖激光光束作为光源，波长为632.8nm，狭缝宽度小于0.55mm，实验中单缝与光功率计探头的距离为0.94m，足够满足原场条件。
误差分析：1.实验中利用光功率计读书时，显示的读书不能稳定，采取数据时可能会产生一定的误差；2. 实验数据只有一组，应该在主极大光强一定的情况下，多测几组数据以减小误差；3.在实验室做实验的小组众多，难免有其它杂光对本实验造成干扰；4.从第3题的图中可以看出，实验中所用的光功率计并非严格工作在线性区间，读出的光功率并不完全准确；5.由于实验进行的时间长达两个小时，由此对激光器光源的稳定性可能会造成一定的影响。
[2]
通过上图可以看出，实验中测得的白光光强与距离平方的倒数并非为严格线性关系。
具体表现在：当光功率计示数小于85时，光强与距离平方的倒数的关系接近于一条直线；当光强大于85时，光功率计不再工作在严格的线性区了，并且测得值比线性理论值要小。
4.用matlab编程方法，根据拍摄图片的灰度获得相对光强的分布图。
当缝宽a增大一倍时, 光强度↑；由a=Lλ/b ，b减小一半；
当缝宽a减小一半时, 光强度↓；由a=Lλ/b ，b增大一倍。
不能，因为激光的发光强度比较集中，波长比较单一，波宽较窄，要因此不能使用激光光源来检查光功率计来检查探头是否工作在线性区。
实验2.10 单缝衍射相对光强分布实验报告
11
使用光功率计时应该注意：首先，我们需要了解光功率计的功率测试范围，选择适合工作需要的功率计，光功率灵敏度能够满足实际测试的需要。
此外，功率测试精度和线性度也是重要的性能指标。
选择好仪表进行测试前，我们需要选择和发射光源一致的校准波长，如果功率计有自校准功能的话，建议进行自校准后进行功率测试以提供测试精度。
当仪表使用的环境，以及在长期闲置后使用的情况下需要进行光功率的自校准。
光功率计的狭缝宽度为接受光强的面积，如果宽度太大，则造成读数较小，数据太密集，造成实验误差；如果宽度太小，则造成读书较大，可能会超出光功率计的线性工作区，造成实验误差。
夫琅禾费远场条件为：
ܽଶ
8ݖߣ
≪1 本实验中，a=0.15mm,z=0.94m,λ=632.8nm,经计算
ܽଶ
8ݖߣ
=0.0047≪1 因此满足夫琅禾费衍射条件。
不能，因为圆孔衍射形成的衍射条纹为环形分布的，而不是线性排列分布的，因此用光探头不能够获得每一环的光强。
4.写出使用matlab 获取相对光强分布图的程序。
clear all ;
only = imread('xiugai.jpg');
data = double(only);
data = mean(data,3);
data = max(data);
data = data/max(data);
data=smooth(data,25,’loess’);
plot(data);
参考文献：
[1] 赵凯华，光学[M].北京，高等教育出版社，2012.
[2] 黎爱珍，张锦，罗志高.单缝衍射光强分布的误差探讨[J].科技创新导报，2009，No.35：64-65.。