单缝衍射光强的分布测量实验报告

合集下载

[实验报告]单缝衍射的光强分布与缝宽测量

[实验报告]单缝衍射的光强分布与缝宽测量

单缝衍射的光强分布与缝宽测量摘要: 本文主要介绍了通过观察单缝的夫琅和费衍射现象及其随单缝宽度变化的规律,加深对光的衍射理论的理解。

学习光强分布的光电测量方法。

利用衍射图案测定单缝的宽度。

关键词:单缝衍射;光强分布 ;光电流;单缝缝宽The Light intensity distribution of the Single-slit diffraction andthe Seam width determinationAbstract : The main purpose of the experiment is to observe the single slit Fraunhofer diffractionphenomena and single slit width with change rules, deepen the understanding of light diffraction theory. Learning light intensity distribution of photoelectric measuring method. Diffraction pattern determine the width of the single slot.Key words : Single-slit diffraction ;Light intensity distribution ;photo-current ;the seam width一、 引言单缝衍射的基本解释是光在传播过程中遇到障碍物,光波会绕过障碍物继续传播。

而所谓的夫琅禾费衍射是指光源、衍射屏和观察屏三者之间都是相距无限远的情况。

即当入射光和衍射光都是平行的情况。

其图案是一组平行于狭缝的明暗相间的条纹。

与光轴平行的衍射光束是亮纹的中心,其衍射光强为极大值。

除中央主极大外,两相邻暗纹之间有一次极大。

位置离主极大越远,光强越小。

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。

单缝衍射光强分布的测量实验报告

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物理实验报告5_测量单缝衍射的光强分布实验名称:测量单缝衍射的光强分布实验目的:a.观察单缝衍射现象及其特点;b.测量单缝衍射的光强分布;c.应用单缝衍射的规律计算单缝缝宽;实验仪器:导轨、激光电源、激光器、单缝二维调节架、小孔屏、一维光强测量装置、WJH型数字式检流计。

实验原理和方法:光在传播过程中遇到障碍物时将绕过障碍物,改变光的直线传播,称为光的衍射。

当障碍物的大小与光的波长大得不多时,如狭缝、小孔、小圆屏、毛发、细针、金属丝等,就能观察到明显的光的衍射现象,亦即光线偏离直线路程的现象。

光的衍射分为夫琅和费衍射与费涅耳衍射,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光路图如下图所示。

a. 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:a2a2或L 88L式中:a为狭缝宽度;L为狭缝与屏之间的距离;?为入射光的波长。

可以对L的取值范围进行估算:实验时,若取a?1?10m,入射光是He?Ne激光,?4其波长为632.80nm,a21.6cm?2cm,所以只要取L?20cm,就可满足夫琅和费衍射的远场条件。

但实验证明,取L?50cm,结果较为理想。

b. 根据惠更斯-费涅耳原理,可导出单缝衍射的相对光强分布规律:I?(sinu/u)2 I0式中:u?(?asin?)/?暗纹条件:由上式知,暗条纹即I?0出现在u?(?asin?)/,??2?,?即暗纹条件为asin??k?,k??1,k??2,?明纹条件:求I为极值的各处,即可得出明纹条件。

令d(sin2u/u2)?0 du推得u?tanu此为超越函数,同图解法求得:u?0,?1.43?,?2.46?,?3.47?,?即asin??0,?1.43?,?2.46?,?3.47?,?可见,用菲涅耳波带法求出的明纹条件asin??(2k?1)?/2,k?1,2,3,?只是近似准确的。

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

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)

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。

单缝衍射光强分布实验报告

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

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。

单缝衍射光强实验报告

单缝衍射光强实验报告

单缝衍射光强实验报告单缝衍射光强实验报告引言:单缝衍射是一种经典的光学实验,通过将光线通过一个狭缝,观察光线经过狭缝后的衍射现象,可以研究光的波动性质。

本实验旨在通过测量不同条件下的单缝衍射光强,探究光的波动性质。

实验设备和原理:本实验所需的设备包括激光器、狭缝、光屏、光电二极管等。

实验原理基于光的波动性,当光线通过一个狭缝时,会发生衍射现象,形成衍射图样。

衍射图样的形状和强度分布与狭缝的宽度、光的波长以及观察位置等因素有关。

实验步骤:1. 将激光器对准狭缝,调整狭缝宽度,使得光线通过狭缝后能够形成明显的衍射图样。

2. 将光屏放置在狭缝后方适当位置,并调整光屏的位置,使得衍射图样尽可能清晰。

3. 使用光电二极管测量不同位置处的光强,并记录下来。

实验结果:在实验中,我们分别测量了不同位置处的光强,并将结果整理如下表所示:位置(cm)光强(单位)0 1001 952 803 604 405 20讨论与分析:从实验结果可以看出,随着观察位置的增加,光强逐渐减弱。

这是因为光线经过狭缝后发生衍射,形成衍射图样。

在衍射图样中,中央区域的光强最强,随着距离中央区域的增加,光强逐渐减弱。

另外,我们还可以观察到衍射图样的形状。

通过实验中调整狭缝宽度的大小,我们可以发现,狭缝宽度越小,衍射图样的主极大越窄,副极大越多。

这与单缝衍射的理论预测相符。

结论:通过本实验,我们成功观察到了单缝衍射的光强分布图样,并验证了光的波动性质。

实验结果表明,光线通过狭缝后会发生衍射,形成衍射图样,中央区域的光强最强,随着距离中央区域的增加,光强逐渐减弱。

此外,狭缝宽度的大小也会影响衍射图样的形状。

实验的局限性和改进:本实验中,我们只观察了单缝衍射的光强分布,而没有对衍射图样的具体形状进行定量测量。

此外,由于实验条件的限制,我们也无法对光的波长等参数进行精确测量。

为了进一步深入研究光的波动性质,可以通过使用更精确的测量设备和调整实验条件等方法进行改进。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

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。

通常光的衍射现象难以观察与测量,难点在于很难做到光的单色性导致各个波长光互相叠加难以辨别。

实验室中激光由于其高准直性与高单色性而非常适合用于衍射现象的研究,准直性符合夫琅禾费衍射中的远场条件,单色性使我们能得到严格单一波长光的衍射图像而非数个波长的叠加。

实验室使用的衍射光强自动记录仪(以下简称光栅尺)使我们能非常方便地自动扫描高达0.02毫米每点的光强度分布曲线,实现了光学实验结果便捷、准确的数字化处理。

通过对微小物体造成的衍射图样的分析,可以测量得到微小物体的几何尺度,甚至几何结构。

大名鼎鼎的DnA双螺旋结构就是通过对x光衍射图像分析而完成的生命科学史上的巨大突破。

二、实验原理1.衍射衍射是波遇到障碍物是偏离直线传播的现象,出现明显衍射现象的条件是障碍物或狭缝尺寸与光波长所在数量级相近。

因此对于波长在数百纳米的可见光来说,在日常生活中能够观察到的衍射现象较少,明显的衍射图样需要在实验室中进行观察与研究。

2.菲涅尔衍射与夫琅禾费衍射菲涅尔衍射是指点光源或接收屏距离衍射缝有限远的情况(近场条件)。

在此条件下光源发出的光到衍射缝有一个不可忽略的张角,即衍射屏中心与衍射屏边缘处存在着不可忽略的光程差,这种衍射情况叫做菲涅尔衍射。

夫琅禾费衍射是点光源和接受屏距离衍射缝均无限远的情况,通常可用平行光或透镜等效实现这一条件,在此条件下衍射缝宽度范围内的入射光可以认为不存在光程差而等相位,这种衍射情况叫做夫琅禾费衍射。

3.高斯光束激光器出射的激光的电磁场及照射强度分布近似满足高斯函数,因此激光出射光束在不可以简化为平行光时也可用高斯函数来更为精确地描述,其中激光束的参数有束腰2夫琅禾费衍射宽度ω0(即光束直径最小值)瑞利距离Z??(Z??= ω02??)。

由此可用公式描述非束腰处光束宽度ω(Z)=ω01+??。

这在激光束并不能很好地近似为平行光时是一个很方便??的近似处理方式,在本试验中由于无法测定光束束腰宽度且激光束发散相当明显几乎相当于一个恒定张角发散的点光源,因此高斯光束的近似处理精度远超出了本实验中其他部分的精度,在本实验中仍认定激光束是平行光。

4.巴比涅原理巴比涅原理针对互补屏衍射的情况,它指出互补屏造成的衍射场中的复振幅之和等于自由波场的复振幅。

也就是说,除几何像点的地方之外,两个互补屏平面产生的衍射图样完全一样。

5.单缝、单丝衍射原理:如右图所示,a为单缝宽度,缝和屏之间的距离为V,θ为衍射角,其在观察屏上的位置为x,x离屏幕中心o的距离=θ×V,设光源波长为??,则有单为缝夫琅禾费衍射的光强公式为:sinα2I??=I0α=πa×sinθ/??(1)式中I0是中心处的光强,与缝宽的平方成正比。

若将所成衍射图样的光强画成函数图象在坐标系中则所成函数图象大致如右图。

除主极强外,次极强出现在dαdsinαα=0的位置,它们是超越方程α=tanα的根,其数值为:α=±1.43π±2.46π±3.47π……对应的θ值为sinθ=±1.43??a±2.46??a±3.47??a……可以近似为当角度很小时,满足sinθ≈θ,则=θ×V=±1.43v??a±2.46v??a±3.47v??a……因而我们可以通过得出函数中次级强的峰值的横坐标之差来确定狭缝的宽度a。

3而对于单丝,巴比涅原理指出单丝与单缝除几何像点之外其他的部分完全相同,因此在不考虑主极大的情况下,单丝与单缝图案将完全一样。

6.多缝衍射和干涉原理多缝衍射的示意图如上图,每条缝的宽度为a,两条缝的中心距离为d,其中的每个单缝的衍射光强强度都和之前的单缝衍射光强公式一致。

多缝衍射与单缝的最大区别在于缝之间存在着干涉,如上图所示,对相同的衍射角θ,相邻两缝之间的光程差为?L=d×sinθ,如果缝的数目为n,则干涉引起的强度分布因子为:(其中πdsinθ右图为干涉因子的函数曲线,其特点是:β=①主极强的位置与缝的数目n无关,只要β=kπ(k=0,±1,±2…)即满足sinθ=k??/d就能出现主极强。

此时sinnβ=0sinβ=0,但sinnβsinβsinnβ2)=n②次级强的数目为n-2,当sinnβ=0sinβ≠0时,sinβ=0,即出现强度为0的点,也就满足:mmβ=k+×πsinθ=k+×??/d式中k=0,±1,±2…;m=1,2,3,…n?1在同一k之内共有n-1个零点,即有n-2个次级大。

同时上式也说明n越大,主极强的角宽度越小,峰越锐。

多缝衍射的强度受单缝衍射和多缝干涉共同影响,其强度公式为sinα2sinnβ2Iθ=I04sinnβ其中α=πa×sinθ/??β=πdsinθ??其函数图像就是单缝衍射函数图像和干涉因子的函数图像的合成,如下图由于实验仪器仅提供一维扫描,故圆屏圆孔实验不进行,此处也不加赘述。

三、实验装置及过程1.打开激光器预热,调整光具座水平,调节各元件高度位置(依次分别为激光器,衍射片,光强分布自动记录仪),使其同轴,并使得激光器差不多对准自动记录仪的中心;打开电脑熟悉软件使用方法和操作技巧。

2.分别用可调节宽度光缝,固定宽度单缝、单丝片,未知直径的铜丝、头发、多缝片作为衍射障碍物置于光具座上,调整衍射障碍物竖直于光轴,从光具座上读出衍射障碍物与感应器的距离L(由于感应器位于光具座零点之后约5厘米处,此后的数据均会+5cm校正),用白纸检验衍射图像与感应器移动方向水平,以减少误差。

3.用电脑操作感应器进行自动扫描,最终得到位置-光强度值的数据对应值。

①可调节光缝:需要使用平面镜进行自准直调节,缝宽度需要校准。

②固定单缝与单丝:衍射片本身能进行部分反射,因此可直接进行自准直调节,但注意到若衍射片平面完全垂直于激光,激光将在衍射片与激光器激光出射孔间来回反射使衍射屏上有多个激光光点,影响光强测量。

因此实际实验时我们将衍射屏在竖直方向上略微倾斜了一点使得不会出现来回反射的现象。

③铜丝和头发:用透明胶将铜丝和头发固定在光具座上,调整铜丝和头发的方向,使得衍射图像与感应器移动方向水平。

④多缝片:与单缝片一样测量,仅作对比比较。

5篇二:大物实验3光学实验单缝衍射光强分布以及缝宽测定李六六一,引言光的衍射是光波动性的证明,同时衍射现象也有很多的实际应用,如测量微小的间隔,位移和尺寸等。

计算衍射要取近似,其中夫琅禾费衍射是一种较简单的近似,要求光源得到接收屏和衍射屏都是无限远,衍射图样为明暗相间的条纹且不随距离的改变而改变,通过测量光强分布曲线可以得到缝宽等信息。

光源的亮度,并和缝宽a的平方成正比。

⑵当??k??k??1,?2,?3,??,也就是asin??k?时,I0?0,衍射光强有极小值,二,实验原理夫琅禾费衍射是指光源和观察点距障碍物为无限远,即平行光的衍射。

实验中可对应于屏幕上的暗纹。

由于?很小,故??k?/a,则主极大两侧暗纹之间的角宽度2?/a,其他相邻暗纹之间的角宽度为/a。

⑶除中央主极大外,两相邻暗纹之间都有一个次极大,可以求得其次级大的位置出现在sin1.43,?2.46,?3.47?位置,aaa其相对光强依次为I?/I0?0.047,0.017,0.008?。

夫琅禾费单缝衍射光强的分布曲线如图2.2所示。

图2.1借助两个透镜来实现。

如图2.1,光由宽为a的单缝发出后在屏幕上形成衍射图像,由夫琅禾费衍射,可以得到以下关系式:I??I0sin2?,???2?asin?。

?图2.2⑴当??0,即??0时,I??I0,衍射光强有最大值,称为主极大,I0的亮度取决于三,实验器材光具座,半导体激光器(波长650nm),可调单狭缝,光电池及测距支架,光点检流计,投影仪,滤镜。

相关文档
最新文档