单缝衍射的相对光强分布完整实验报告

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

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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.