大学物理实验 夫琅禾费衍射实验要求
夫琅和费单缝衍射实验报告
夫琅和费单缝衍射实验报告夫琅和费单缝衍射实验报告夫琅和费单缝衍射实验是光学领域中的一项重要实验，它揭示了光的波动性质。
本文将介绍夫琅和费单缝衍射实验的原理、实验装置和实验结果，并探讨其对光学理论的贡献。
一、实验原理夫琅和费单缝衍射实验是基于光的波动性质而进行的。
当光通过一个狭缝时，光波会发生衍射现象，即光波会弯曲并扩散到周围空间。
夫琅和费单缝衍射实验利用单缝的特性来观察光的衍射现象，从而揭示光的波动性。
二、实验装置夫琅和费单缝衍射实验的装置相对简单，主要包括光源、单缝、屏幕和测量仪器。
光源可以使用激光器或者单色光源，确保光的单色性。
单缝通常是一个细长的狭缝，可以是金属制成。
屏幕用于接收光的衍射图样，可以是白色的墙壁或者特制的屏幕。
测量仪器可以是尺子或者显微镜，用于测量衍射图样的尺寸。
三、实验过程实验开始时，将光源对准单缝，并调整光源的位置和角度，使得光线垂直射向单缝。
然后，在屏幕上观察到的光的衍射图样。
根据实验需要，可以调整单缝的宽度和光源的强度，观察不同条件下的衍射现象。
四、实验结果夫琅和费单缝衍射实验的结果是一系列明暗相间的条纹，称为衍射图样。
衍射图样的中央区域亮度最高，称为中央极大。
中央极大两侧是一系列暗条纹，称为暗纹。
暗纹两侧又是一系列亮条纹，称为亮纹。
亮纹和暗纹的宽度和间距与单缝的宽度和入射光的波长有关。
五、实验分析夫琅和费单缝衍射实验的结果可以用光的波动理论解释。
当光通过单缝时，光波会向前传播，并在缝后形成球面波。
这些球面波相互干涉，形成衍射图样。
中央极大对应光波的相干增强，而亮纹和暗纹对应光波的相干减弱。
夫琅和费单缝衍射实验的结果还验证了赫兹斯普龙光波理论。
根据赫兹斯普龙光波理论，光波可以看作是一系列波长和振幅不同的波组成的。
夫琅和费单缝衍射实验的结果与赫兹斯普龙光波理论预测的衍射图样相吻合，进一步证明了光的波动性。
六、实验应用夫琅和费单缝衍射实验的结果在实际应用中有着广泛的应用。
夫琅禾费衍射实验报告
[实验题目]
夫琅禾费衍射的定量研究
[实验目的]
1、掌握在光学平台上组装、调整光路的基本方法； 2、观察并定量测定不同衍射元件产生的光衍射图样； 3、学习微机自动控制和测量衍射光强的分布及其相关参量。
[实验内容]
1、掌握在光学平台上组装、调试产生夫琅禾费衍射的光路； 2、 定量研究单缝衍射图样分布规律 （光强比、 对称性、 缝宽等） ， 统一取第二排第四列的单狭缝（缝.宽 b=175μm） ； 3、定量研究三缝衍射光强分布，计算缝间距和缝宽(缝宽 b=40 μm,缝间距 d=90μm)，定性分析干涉和衍射的相互关系； 4、定性观察 10 个不同衍射屏衍射的光强分布。
2
2
表示衍射光场任意方向的相对光强。
单缝衍射光强分布的特点： 单缝的夫琅禾费衍射图样的中心有一 个主极强(零级衍射斑)，两侧都有一系列次极强和暗斑。主极强出现 在 sin
0 的地方， 原因是到这里的各条衍射光线有相同的
相位，它们相干叠加的结果具有最大的光强。 几何光学中的光线就是零级衍射线， 几何光学中的象点就是零级 衍射斑的中心。 在单缝衍射因子具有极大值的地方， 即在
一、单缝衍射 计算光强比： 背景光： I p
I 3 I 4 4 15 9.5 2 2
I1 I 2 175 172 1.83%( 10%) . 对称性要求： I I 172 175 1 2 Ip 9.5 2 2
4
主极强位置与缝数目 N 无关，但 N 越大，主极强宽度越小；相 邻主极强之间有 N-1 个暗纹和 N-2 个次极强；光强分布的外部轮廓 （包络线型）与单缝衍射的形状相同，这是单缝衍射因子的作用。
实验报告模板夫琅禾费衍射
实验报告模板夫琅禾费衍射实验目的：1.了解夫琅禾费衍射的基本原理；2.学习使用夫琅禾费衍射实验装置；3.观察并分析不同样品在夫琅禾费衍射下的衍射图案。
实验器材：1.光源2.狭缝3.凸透镜4.样品5.荧光屏6.尺子7.定位器8.纸刀实验步骤：1.将光源放置在一固定位置上，调节光源的亮度。
2.在光源与样品之间插入狭缝，通过调节狭缝的宽度控制光的入射角度。
3.将凸透镜放置在样品后方，用于调节光的焦距。
4.将样品放置在夫琅禾费衍射实验装置的特定位置上，用定位器进行固定。
5.将荧光屏放置在样品的后方，用尺子测量荧光屏与样品的距离。
6.关闭实验室的其他光源，打开荧光屏后的灯光，确保实验环境的暗度。
7.使用纸刀将荧光屏上的荧光图案记录下来。
实验数据：1.光源的亮度调节为80%；2.狭缝的宽度为0.1毫米；3.凸透镜的焦距为20毫米；4.样品为一种光栅结构材料；5.荧光屏与样品的距离为40厘米。
实验结果：观察到荧光屏上出现了一系列的亮暗条纹，这些条纹呈现出规律的分布格局。
根据夫琅禾费衍射的原理，我们可以从衍射图案中得到一些有关样品的信息。
通过测量亮暗条纹的间距、角度等数据，可以计算出样品的光栅常数、衍射角等参数。
实验讨论：1.根据实验结果，我们可以推断样品中的光栅结构的特点。
例如，光栅常数越大，亮暗条纹的间距越小。
2.实验中的光源亮度、狭缝宽度、凸透镜焦距、样品类型等因素都会对实验结果产生影响。
在进行实验时，我们需要注意控制这些因素，以保证实验的准确性和可重复性。
3.通过比较不同样品的衍射图案，我们可以分析不同材料的光学特性，进一步了解材料的结构和性质。
实验总结：本次实验通过使用夫琅禾费衍射实验装置，观察并分析了不同样品在夫琅禾费衍射下的衍射图案。
通过实验我们深入了解了夫琅禾费衍射的原理和应用，提高了实验操作的技巧和实验数据处理的能力。
实验结果对于研究材料的光学特性和结构具有重要意义，为今后的相关研究提供了基础和指导。
光的夫琅禾费实验报告
一、实验目的1. 观察光的衍射现象，了解光的波动性；2. 研究单缝衍射的光强分布规律；3. 验证单缝衍射的光强分布理论。
二、实验原理光的衍射是光波遇到障碍物或孔径时，偏离直线传播而传播到障碍物后面的现象。
当光波通过一个狭缝时，会发生衍射现象，形成衍射图样。
单缝衍射的光强分布规律可用以下公式表示：I = I0 (sinθ/a)²其中，I0为中央明纹的光强，θ为衍射角，a为狭缝宽度。
夫琅禾费衍射实验中，单色光通过狭缝后，经透镜聚焦，在另一侧屏幕上形成衍射图样。
通过测量衍射图样上各点的光强，可以研究单缝衍射的光强分布规律。
三、实验器材1. 单缝衍射装置（包括狭缝、光源、透镜、屏幕等）；2. 光电传感器（用于测量光强）；3. 计算器、记录纸、尺子等。
四、实验步骤1. 将单缝衍射装置组装好，确保狭缝、光源、透镜和屏幕之间的距离合适；2. 打开光源，调节亮度，使光通过狭缝；3. 将光电传感器放置在屏幕上，调整位置，使其对准衍射图样；4. 读取光电传感器的输出值，记录各点的光强；5. 移动光电传感器，重复步骤4，记录更多点的光强；6. 根据记录的数据，绘制光强分布曲线。
五、实验结果与分析1. 通过实验，我们得到了单缝衍射的光强分布曲线；2. 观察光强分布曲线，可以看出，中央明纹的光强最强，随着衍射角的增大，光强逐渐减弱；3. 通过计算，我们可以得到中央明纹的光强与理论值相符；4. 与理论值相比，实验值存在一定的误差，这可能是由于实验器材的精度、环境因素等因素造成的。
六、实验结论1. 光的衍射现象表明光具有波动性；2. 单缝衍射的光强分布规律符合理论公式；3. 在实验过程中，我们验证了单缝衍射的光强分布理论。
七、实验注意事项1. 实验过程中，确保光源、透镜和屏幕之间的距离合适；2. 注意调整光电传感器位置，使其对准衍射图样；3. 记录数据时，注意准确无误；4. 实验结束后，清理实验器材，保持实验室卫生。
夫琅和费单缝衍射实验报告
夫琅和费单缝衍射实验报告实验报告：
夫琅和费单缝衍射实验
一、实验目的：
通过夫琅和费单缝的衍射现象，验证光的波动性质。
二、实验器材：
激光器、双缝板、单缝板、衍射板、光屏、尺子、直尺、三角板。
三、实验原理：
夫琅和费单缝衍射实验是利用激光经过一个或两个缝孔，辐射到一个屏上的现象，表现出光的波动性质。
激光经过双缝板、单缝板后，发生衍射现象，在衍射板上生成干涉条纹，实现波向斑点的转换。
四、实验步骤：
1. 使用双缝板调整激光水平，使激光垂直射向光屏。
2. 改变双缝板缝隙宽度，观察干涉条纹的变化。
3. 更换单缝板进行实验，比较单缝板和双缝板的差异。
4. 改变激光入射角度，观察干涉条纹的变化。
5. 用三角板测量干涉条纹的间距、夹角等。
6. 用尺子测量双缝板、单缝板等器材参数。
五、实验结果：
1. 通过观察干涉条纹，验证了光的波动性质。
2. 在双缝板和单缝板的实验中，发现干涉条纹的变化规律不同。
3. 据测量数据，计算出光波长和光的速度等参数。
六、结论：
夫琅和费单缝衍射实验验证了光的波动性质，同时也进一步探
索了光的相关参数和特性。
实验结果表明，激光经过双缝板和单
缝板后，出现了不同的衍射现象，干涉条纹呈现出明显的变化规律。
通过修正和分析实验数据，成功计算出了光波长和光的速度
等参数。
实验的成功实现将为进一步深入研究和应用光学提供了
重要基础和方向。
实验：双缝夫琅禾费衍射-实验报告
实验： 双缝夫琅禾费衍射一．实验目的1.观察现象，再现历史著名的具有划时代意义的杨氏双缝实验第一次就是用双孔来完成的。
2.通过观察到的衍射图案确认双孔衍射实际是单孔衍射与双孔干涉合成的结果。
二．实验原理双孔夫琅和费衍射在观察屏上的光强分布为：I=41I cos 2π/λdsin θ.其中，1I 为单孔夫琅和费衍射因子，并且1I =0I [2xx J 1）（]，x=2πa/λ·sin θ，其中d ：双孔中心距离；a ：孔半径；1J （x ）：一阶贝赛尔函数；λ：波长；θ：衍射角。
双孔干涉条纹：平行、等间隔的条纹是双孔干涉的结果—部分再现了杨氏双孔干涉。
双孔干涉极大满足dsin θ=m λ，相邻两个明纹或暗纹之间的距离为：∆y=λL/d ，其中， L 为双孔到屏幕的距离。
单圆孔衍射的影响：同心圆即为单孔衍射，图像中心亮斑称为艾里斑（Airy disk ）。
θ0为艾里斑的半角宽度（中心到第一暗环）。
θ0=1.22λ/D ，D=2a 为圆孔直径。
杨氏双孔干涉实验：英国物理学家托马斯·杨最先在1801年得到两列相干的光波，并且以明确的形式确立了光波叠加原理，用光的波动性解释了干涉现象。
他用强烈的单色光照射到开有小孔0S 的不透明的遮光板上，后面置有另一块光阑，开有两个小孔S1和S2。
在后面的观察屏看到了明暗相间的条纹。
双孔夫琅和费衍射特点：杨氏双孔干涉实验假设孔的尺寸很小（可视作点光源）， 在观察屏上看到的只是等间距的干涉条纹。
居家实验中，孔的尺寸不能忽略，我们可以看到单孔衍射和双孔干涉的图案同时清晰存在，如图所示，其中,同心圆环是衍射图案，等间距直线条纹即为双孔干涉图案。
三．实验主要步骤或操作要点1. 设计一个双孔夫琅和费衍射实验（拍照装置和衍射图）。
2. 根据双孔干涉条纹，测出相邻两个条纹间距，计算出双孔之间的距离d ：3. 测量双孔衍射图中的艾里斑直径，计算圆孔直径D 。
实验器材：1.激光笔(红光，绿光。
夫琅和费单缝衍射
夫琅和费单缝衍射夫琅和费单缝衍射⼀、⽬的要求本实验⽬的是实现夫琅和费单缝衍射，并确定缝宽与中央明纹宽度之间的函数关系。
实验要求达到：1.理解夫琅和费单缝衍射原理及其特性（画出实验光路图，并说明其特性）。
2.实现夫琅和费单缝衍射（能判断确认是夫琅和费衍射⽽不是其它）。
3.研究缝宽与中央明纹宽度之间的关系（能正确使⽤测量仪器和选择测点）。
4.制作缝宽与中央明纹宽度的关系图线。
5.⽤最⼩⼆乘法通过电⼦计算机寻找缝宽与中央明纹宽度之间的函数关系式（⽤理论和误差分析说明所得结果的正确性）。
⼆、仪器设备光具座及其附件（包括透镜、狭缝及其⽀架等）、钠光灯、测微⽬镜【见“附录六（⼀）】、读数显微镜【见“附录六（⼀）】。
三、参考书⽬1.程守洙、江之永：《普通物理学》第三册（1982年修订本），p. 40－54；2.母国光、战元龄：《光学》，p.297－302；3.兰斯别尔格：《光学》上册，p.139－148。
四、基本原理光在传播过程中遇到障碍物时（即波阵⾯受到了限制），偏离直线传播的现象称为光的衍射现象。
若将⼀点（或线）光源置于透镜L1的焦平⾯上，则透过透镜射出的是平⾏光束。
然后⽤另⼀透镜L2把这些平⾏光束会聚起来，则在透镜L2的焦平⾯上便看到了点（或线）光源的⼏何像（可与分光仪实验中望远镜⾥看到平⾏光管狭缝像作类⽐）。
如果在两透镜L1和L2之间放置⼀个障碍物——狭缝，来限制到达透镜L2上的平⾏光束⼤⼩，则由于平⾏光束遇到狭缝⽽产⽣衍射，在透镜L2焦平⾯上将出现点（或线）光源的衍射图样（注意它与⼏何像的不同）；衍射图样的中央是⼀个亮区，两侧还有对称的明暗相间区域；⽽中央亮区的宽度（⽤线光源时⼜称中央明纹宽度）和狭缝的宽度密切相关。
这种平⾏光束受狭缝限制所产⽣的衍射称为夫琅和费单缝衍射。
实验就是要研究发⽣这种衍射时的狭缝宽度与中央明纹宽度之间的关系。
五、实验指导1. 实现夫琅和费衍射的关键是必须满⾜该衍射的特征条件：只有当⼊射光和衍射光都为平⾏光时在屏上所产⽣的衍射图样才是夫琅和费衍射，除此之外均为菲涅⽿衍射。
夫琅禾费衍射实验报告
夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射班级：物理1903 姓名：王高文 学号：41721176 同组人员：修为轩实验目的：测量单缝衍射的光强分布，验证光强分布理论；观察几类夫琅禾费衍射现象，加深对光的衍射现象和理论的理解。
实验原理：A 单缝衍射光强分布 202sin uI I u ，其中sin a u；a 为单缝宽度， 为光波波长，为衍射角。
当 =0时，u=0，此时光强为最大，这是中央零级亮条纹，称为主级强。
当sin ka时，u k ，这时 I =0，出现暗条纹。
实际上 很小，可以认为sin ，即暗条纹在ka的位置出现。
其他的亮条纹所在位置：sin 1.43, 2.46 3.47a a a，，，，次级强相对于主级强的强度分别为0.047,0.017,0.008...I I B 矩形孔衍射光强分布 22022sin sin I ,I，其中sin sin a b a b；，a 和b 为矩形孔边长， 为光波波长，a 和b 为衍射角。
C 圆孔衍射光强分布 2102J u I I u，式中， 1J u 为一阶贝塞尔函数；2sin a u;a 为圆孔半径， 为光波波长， 为衍射角。
根据贝塞尔函数的性质，当u=0时，即 =0时， 00I I I .这说明圆孔衍射的中心始终是一个亮点，并且强度取最大值，其他各级次强度极大值位置：'''123sin 0.819,sin 1.333,sin 1.84a a a，，，极小值位置123sin 0.610,sin 1.116,sin 1.619a a a，，，次级强相对主级强的相对强度分别为0.0175,0.0042,0.0016...I I D 双缝或双孔夫琅禾费衍射设狭缝宽度或圆孔半径为a，两狭缝或两圆孔的间距为d，双缝 220sin ()cos u I I u ，式中sin sin a b；， 为光波波长，为衍射角。
双孔 2120'2cos 'J I I，式中 1'J 为一阶贝塞尔函数；2sin 'a，sin b， 为光波波长， 为衍射角。
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夫琅禾费衍射的研究
实验仪器
半导体激光器、缝、细丝、光电元件、光屏、微动读数装置、微电流计
预习思考题
1、什么是衍射？菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射有什么区别？
2、实验中如何调节光源、衍射物和光屏等高共轴？如何满足夫琅禾费衍射条件？
3、实验中如何选择光电流检流计的量程？
实验内容
一. 定性观察单缝的夫琅禾费衍射图案，记录图案的特征
1、观察单缝的衍射图案，记录图案特征。
2、观察并记录衍射图案随缝宽的变化规律。
3、改变缝到观察屏的距离，观察并记录条纹的变化情况。
二. 测量单缝衍射的光强分布曲线
1．选择一个缝宽，调节光路使衍射花纹清晰，对称，使光电流显示最大。
从中央最大向一侧测到三级极小。
要求至少测20个数据。
注意：（1）缝与接收器间距应满足远场衍射条件。
（2）微电流计选择适当的档位。
（3）不要错过每一级的最亮点与最暗点。
（4）测量过程中接收器要保持只向一个方向移动，避免空转。
（5）注意同时记录光电流值和相应的位置。
2．测量缝到屏的距离。
3．从中央最大向另一侧测量，重复上述测量步骤。
4．记录光源波长 。
5．测量缝宽：
方法（选一种）：
（1）用读数显微镜测量。
（2）用透镜成像法测量，提供钠灯，f=10cm凸透镜一个，测微目镜，自行设计光路。
三. 测量细丝的直径
用衍射的方法测量细丝的直径。
注意：避免激光直接照射探测器。
四. 数据处理（课后）
单缝衍射：
1．以sinθ为横座标，I/I0为纵座标绘制曲线。
2．利用从光强分布曲线获得的数据计算缝宽，与实际的缝宽相比较，并分析误差。
3．验证各级次极大值与中央主极大值的关系I/I0=0.047,0.017…，实验结果与此有何差距？请分析产生差距的原因。
细丝直径：
1．以sinθ为横座标，I/I0为纵座标绘制曲线。
2．利用从光强分布曲线获得的数据计算细丝直径。
注意事项
1、实验过程中按规定操作注意仪器的安全。
2、实验中调光路原则：等高共轴；先粗调，后微调。
课后问题
1、你还能利用什么光学原理来测量细丝直径？
2、（选做）查阅资料并结合实验中衍射现象，分析总结巴俾涅(babinet)原理。