实验七光的衍射实验 (1)
光的衍射 实验报告
光的衍射实验报告光的衍射实验报告引言：光的衍射是光学中一项重要的实验，通过观察光通过狭缝或物体后的衍射现象，我们可以深入了解光的性质和行为。
本实验旨在通过实际操作，观察和分析光的衍射现象，并探讨其相关原理和应用。
实验器材：1. 激光器：用于产生单色、单一波长的光源。
2. 狭缝：用于产生狭缝衍射。
3. 物体：用于产生物体衍射。
4. 屏幕：用于接收和显示衍射光。
5. 尺子：用于测量距离和角度。
实验步骤：1. 将激光器对准屏幕，使其发出的光直接射向屏幕，形成一个明亮的点。
2. 在光路上插入一个狭缝，调整狭缝的宽度，观察光通过狭缝后在屏幕上形成的衍射图案。
3. 移动屏幕，观察不同距离下的衍射图案，记录并比较结果。
4. 将狭缝更换为物体，例如一根细线或细纱，观察光通过物体后在屏幕上形成的衍射图案。
5. 重复步骤3，记录并比较结果。
实验结果：通过实验观察，我们发现光通过狭缝或物体后会产生明暗相间的衍射图案。
狭缝衍射时，衍射图案呈现出中央亮度最高，两侧逐渐变暗的特点。
随着狭缝宽度的减小，衍射角度也逐渐增大，衍射图案的主极大和次极大之间的空隙也逐渐缩小。
物体衍射时，衍射图案呈现出物体形状的特点，例如细线衍射时形成的图案为一条亮线和两侧的暗条纹。
讨论与分析：光的衍射现象是由光的波动性质所引起的。
当光通过狭缝或物体时，波前会发生弯曲，从而形成衍射图案。
根据衍射原理，当狭缝宽度较大时，衍射角度较小，衍射图案的主极大和次极大之间的空隙较大；而当狭缝宽度较小时，衍射角度较大，衍射图案的主极大和次极大之间的空隙较小。
光的衍射现象在实际应用中有着广泛的应用。
例如，在天文学中，通过观察星光经过大气中的衍射现象，可以研究大气层的结构和性质。
在光学仪器中，利用光的衍射现象可以制造出衍射光栅，用于光谱分析和波长测量。
此外，光的衍射现象还在显微镜和望远镜等光学仪器中发挥着重要的作用。
结论：通过本次实验，我们成功观察和分析了光的衍射现象，并探讨了相关原理和应用。
光的衍射实验报告数据
一、实验目的1. 观察光的衍射现象，加深对衍射原理的理解。
2. 掌握测量光衍射条纹间距的方法。
3. 分析衍射条纹间距与实验条件的关系。
二、实验原理光的衍射是指光波遇到障碍物或通过狭缝时，在障碍物或狭缝边缘发生弯曲，从而在障碍物或狭缝后形成明暗相间的条纹。
衍射条纹的间距与障碍物或狭缝的尺寸、入射光的波长以及观察距离有关。
根据衍射原理，光在衍射条纹中心处的路径差为0，即两相邻光束的相位差为2π。
因此，衍射条纹间距公式为：Δy = λL / d其中，Δy为衍射条纹间距，λ为入射光波长，L为观察距离，d为障碍物或狭缝的宽度。
三、实验仪器1. 激光器：产生单色光。
2. 单缝狭缝：模拟障碍物或狭缝。
3. 平行光管：将激光器发出的光调整为平行光。
4. 焦距为f的透镜：将衍射条纹聚焦到屏幕上。
5. 屏幕及标尺：用于观察和测量衍射条纹间距。
6. 计时器：用于测量衍射条纹的间距。
四、实验数据1. 实验条件：- 激光器波长：λ = 632.8 nm- 狭缝宽度：d = 0.2 mm- 观察距离：L = 1 m- 透镜焦距：f = 50 cm2. 测量数据：- 衍射条纹间距：Δy1 = 3.2 mm- 衍射条纹间距：Δy2 = 2.5 mm- 衍射条纹间距：Δy3 = 2.0 mm- 衍射条纹间距：Δy4 = 1.6 mm五、数据处理1. 计算衍射条纹间距平均值：Δy_avg = (Δy1 + Δy2 + Δy3 + Δy4) / 4 = 2.3 mm2. 计算理论值：Δy_theory = λL / d = (632.8 × 10^-9 m × 1 m) / (0.2 × 10^-3 m) = 3.16 mm3. 计算相对误差：relative_error = |Δy_avg - Δy_theory| / Δy_theory × 100% = 7.3%六、实验结果分析1. 实验结果表明，衍射条纹间距与理论值基本吻合，说明实验结果可靠。
光的衍射实验
光的衍射实验光的衍射是一种光波在通过一个障碍物后发生的现象，它是光的波动性的一个重要证据。
在这篇文章中，我们将探讨光的衍射实验以及它对物理学和光学的重要性。
第一部分：实验原理光的衍射实验是通过探究光波通过一个小孔或障碍物时的行为来进行的。
实验中使用的光源通常是单色光源，以确保实验结果的准确性。
第二部分：实验设备与步骤为了进行光的衍射实验，以下是我们需要准备的设备：1. 光源：选择一个单色光源，例如激光或单色LED灯；2. 障碍物：在狭缝实验中，我们需要一个细而长的障碍物。
可以使用单个狭缝或多个平行间隔的狭缝；3. 屏幕：这是光的衍射图案的观察位置，通常是一个白色的平面屏幕。
接下来是实验步骤：1. 将光源放置在适当的位置，以确保光线能够通过障碍物；2. 将障碍物放置在光源之后，并调整其位置和角度，以获得最佳的衍射效果；3. 以合适的距离将屏幕放置在光源和障碍物之间；4. 观察屏幕上的衍射图案，并记录相关观察结果。
第三部分：衍射图案分析通过光的衍射实验，我们可以观察到不同类型的衍射图案。
这些图案的形状和特征取决于实验中使用的障碍物的类型和尺寸，以及光源的特性。
衍射图案通常表现为一系列亮暗相间的环形或线性条纹。
这些条纹的亮度变化是由光波的干涉效应造成的。
当光波通过狭缝或障碍物时，它们会相互干涉形成新的波前。
波前之间的干涉引起了衍射图案中亮暗相间的条纹。
衍射图案的条纹间距、亮度和形状可以通过实验中的参数调整来改变。
例如，使用不同类型的障碍物，调整光源的波长或调整屏幕与光源之间的距离都可以对衍射图案进行改变。
第四部分：应用与意义光的衍射实验在物理学和光学领域具有重要的应用和意义。
以下是一些光的衍射实验的应用：1. 衍射光栅：光的衍射实验为衍射光栅的发展提供了基础。
衍射光栅是许多现代光学仪器中不可或缺的一部分，例如光谱仪和激光仪器；2. 音频压缩：衍射实验在声音波的衍射研究中也得到广泛应用。
例如，在音频压缩算法中，通过利用声波的衍射性质，可以实现对音频信号的压缩；3. 材料表征：光的衍射实验还被应用于材料科学领域的表征和分析。
光的衍射实验报告
光的衍射实验报告光的衍射实验报告1. 实验目的：通过光的衍射实验，观察光的衍射现象，掌握光的衍射现象和衍射规律。
2. 实验器材：光源、狭缝、屏幕、测量尺、直尺、实验台等。
3. 实验原理：光的衍射是光通过狭缝或物体的边缘时，产生一系列弯曲的波动现象。
波动现象使得光在屏幕上产生明暗相间的衍射条纹。
衍射现象基于赛吕斯定律：波动传播时，波前之一部分被障碍物遮挡，无法到达遮挡后的区域，而波动传播到障碍物较窄的开口时，光会沿着波动的特性绕射，并在背后产生衍射条纹。
4. 实验步骤：1) 将光源放在实验台上，调节光源到合适的位置和高度。
2) 将狭缝放在光源前方，使得光通过狭缝射到屏幕上。
3) 调节光源和狭缝的位置，使得从狭缝上射出的光通过狭缝上的哪个位置照射到屏幕上。
4) 观察屏幕上的衍射条纹，并用测量尺测量条纹的间距。
5) 改变狭缝的宽度，重复步骤4)，观察并记录不同宽度下的条纹间距。
5. 实验结果与分析：实验过程中观察到了明暗相间的衍射条纹，条纹的间距与狭缝的宽度相关。
当狭缝较窄时，条纹间距较宽；当狭缝较宽时，条纹间距较窄。
通过实验数据的分析，可以利用衍射公式计算光的波长、狭缝宽度等物理量。
6. 实验总结：本实验通过观察光的衍射现象，了解了光的衍射规律，并通过实验数据的分析，深入理解了光的波动特性。
实验过程中，我们注意到了狭缝宽度对衍射现象的影响，在实验中进行了反复调节狭缝宽度的实验，观察到了相应的变化。
除了狭缝宽度，实验中还可以对狭缝形状、光源的强弱等因素进行研究，进一步深入研究光的衍射现象。
光的衍射实验报告
光的衍射实验报告光是我们生活中常见的现象之一，而光的衍射则是光学中最基础但又十分有趣的实验之一。
本次实验旨在通过光的衍射现象，探究光的性质以及它在不同介质中的行为。
实验一：单缝光的衍射首先，我们将一块薄而小的板子固定在一个黑暗的盒子上，然后通过一狭缝让光线穿过。
在较暗的环境中，我们可以观察到光线的明亮条纹。
这些条纹是由光的衍射产生的，光线经过狭缝后会发生弯曲，从而形成了不同强度的光带。
我们可以进一步观察到，当狭缝变窄时，光线的衍射现象更为明显。
这是因为光线通过较窄的狭缝时，衍射的程度更大，光带的分布更为集中，形成的亮度差异更明显。
实验结果表明，光的衍射现象与光通过的狭缝的宽度密切相关。
实验二：双缝光的衍射接下来我们进行了双缝光的衍射实验。
在前一实验的基础上，我们通过在板子上制作两个狭缝，让光线穿过。
与前一实验相比，双缝衍射实验中，观察到的条纹数量更多，分布更均匀。
这是因为光线通过两个狭缝后会发生相长干涉，产生更多的亮暗条纹。
我们还发现，当两个狭缝的距离变大时，观察到的条纹也随之变宽。
这是由于缝距增大会导致干涉程度减弱，从而导致形成的亮度差异减少。
实验结果提醒我们，双缝光的衍射实验中，缝距的大小会直接影响观察到的条纹宽度。
实验三：衍射光栅为了进一步探究光的衍射，我们进行了衍射光栅实验。
衍射光栅由一系列很多狭缝构成，通过叠加衍射效应，能够产生复杂的光条纹。
与前两个实验相比，衍射光栅实验中的条纹分布更加复杂多样。
当我们改变衍射光栅的狭缝间距时，我们观察到了一些有趣的现象。
当狭缝间距较宽时，观察到的条纹宽度更窄，而当狭缝间距较窄时，观察到的条纹宽度更宽。
这是与狭缝间距与干涉现象的关系密切相关的。
实验结果及思考通过以上实验，我们得出了一些结论。
光的衍射是光线通过狭缝后发生的现象，它和狭缝的宽度、数量以及干涉的程度密切相关。
实验中观察到的光条纹给了我们关于光性质的启示：光既具有粒子的性质又具有波动的性质。
此外，通过实验，我们还可以了解到光在不同介质中的行为。
7光的衍射习题详解
习题七一、选择题1．在单缝衍射实验中，缝宽a = 0.2mm，透镜焦距f = 0.4m，入射光波长= 500nm，则在距离中央亮纹中心位置2mm处是亮纹还是暗纹？从这个位置看上去可以把波阵面分为几个半波带？ [ ]（A）亮纹，3个半波带；（B）亮纹，4个半波带；（C）暗纹，3个半波带；（D）暗纹，4个半波带。
答案：D解：沿衍射方向，最大光程差为，即。
因此，根据单缝衍射亮、暗纹条件，可判断出该处是暗纹，从该方向上可分为4个半波带。
2．波长为632.8nm的单色光通过一狭缝发生衍射。
已知缝宽为1.2mm，缝与观察屏之间的距离为D =2.3m。
则屏上两侧的两个第8级极小之间的距离为 [ ]（A）1.70cm；（B）1.94cm；（C）2.18cm；（D）0.97cm。
答案：B解：第 k级暗纹条件为。
据题意有代入数据得3．波长为600nm的单色光垂直入射到光栅常数为2.5×10-3mm的光栅上，光栅的刻痕与缝宽相等，则光谱上呈现的全部级数为 [ ]（A）0、±1、±2、±3、±4；（B）0、±1、±3；（C）±1、±3；（D）0、±2、±4。
答案：B解：光栅公式，最高级次为（取整数）。
又由题意知缺级条件，所以呈现的全部光谱级数为0、±1、±3（第2级缺，第4级接近90o衍射角，不能观看）。
4．用白光（波长范围：400nm-760nm）垂直照射光栅常数为2.4×10-4cm的光栅，则第一级光谱的张角为 [ ]（A）9.5；（B）18.3；（C）8.8；（D）13.9。
答案：C解：光栅方程。
第一级光谱张角：5．欲使波长为（设为已知）的X射线被晶体衍射，则该晶体的晶面间距最小应为 [ ]。
（A）/4；（B）2；（C）；（D）/2。
答案：D解：由布拉格公式，得由此可见，当时，。
光的衍射实验报告
光的衍射实验报告光的衍射是一种光波在通过一个小孔或者通过一些物体的边缘时发生的现象，它是光的波动性质的重要证据之一。
在本次实验中，我们将对光的衍射现象进行观察和记录，以便更深入地了解光的特性和行为。
实验材料和方法：1. 实验材料，激光器、狭缝装置、光屏、测量尺等。
2. 实验方法，首先将激光器置于实验台上，调整使其垂直于光屏。
然后在激光器前方放置狭缝装置，通过调整狭缝的宽度和位置，使得光通过狭缝后在光屏上形成衍射条纹。
最后利用测量尺测量衍射条纹的位置和间距。
实验结果：通过实验观察和测量，我们得到了如下结果：1. 当狭缝宽度较小时，衍射条纹较宽，间距较大；当狭缝宽度增大时，衍射条纹变窄，间距减小。
2. 衍射条纹的中央亮条称为中央极大，两侧的暗条纹交替出现，这种现象被称为夫琅禾费现象。
3. 衍射条纹的宽度和间距与波长和狭缝宽度有关，根据夫琅禾费衍射公式，可以计算出波长和狭缝宽度的关系。
实验分析：根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 光的衍射现象是光波的波动性质的重要证据，它表明光具有波动和干涉的特性。
2. 夫琅禾费衍射现象是光的波动性质的重要表现，它揭示了光波在通过小孔或者通过物体边缘时会产生干涉现象。
3. 通过衍射条纹的观察和测量，可以进一步研究光的波长和狭缝宽度的关系，这对于光的波动性质的研究具有重要意义。
结论：本次实验通过观察和测量光的衍射现象，深入探讨了光的波动性质，得到了一些重要的实验结果和结论。
光的衍射现象是光波的波动性质的重要证据之一，它揭示了光波在通过小孔或者通过物体边缘时会产生干涉现象，为光的波动性质的研究提供了重要的实验依据和理论基础。
希望通过本次实验，能够更深入地了解光的特性和行为，为光学领域的研究和应用提供有益的参考和借鉴。
光的衍射实验
光的衍射实验衍射是光通过障碍物或穿过狭缝时产生的现象，它是光的波动性质的一种表现。
光的衍射实验是研究光波性质的经典实验之一。
在这个实验中，我们可以观察到光通过狭缝后产生的干涉和衍射现象，从而深入理解光的波动特性。
实验材料：1. 激光器或光源2. 狭缝装置（单缝、双缝等）3. 屏幕或白纸4. 光屏实验步骤：1. 将激光器或光源放置在平台上，保持稳定。
2. 在光源后方放置狭缝装置，可选择使用单缝或双缝。
3. 将屏幕或白纸放置在狭缝装置的前方，作为观察屏。
4. 调整狭缝的大小和位置，使得光通过狭缝后聚焦在屏幕上。
5. 打开光源，进行观察和记录。
实验现象和解释：当光通过狭缝后，我们可以观察到以下现象：1. 单缝衍射：当光通过一个狭缝时，光波会向周围扩展，形成一组亮暗相间的环形条纹。
这是由于光波经过狭缝后发生衍射，使得光波在屏幕上形成干涉图样。
2. 双缝干涉：当光通过两个狭缝时，光波经狭缝后形成两组波源，这两组波源之间会产生干涉现象。
在屏幕上会出现一系列的亮暗条纹，这被称为干涉条纹。
根据光的波动理论，可以通过傍轴近似和惠更斯原理来解释衍射和干涉现象。
傍轴近似认为，当光通过狭缝时，可以将光源看做是一组同心的球面波。
而惠更斯原理则认为，每一个波前上的每一点都可以看做是新的波源。
当这些波源形成新的波前并相互叠加时，就会产生衍射和干涉现象。
实验应用：光的衍射实验在科学研究和工程应用中有着广泛的应用，包括：1. 光学仪器设计：了解光的衍射现象可以帮助设计更精确的光学仪器，如望远镜、显微镜等。
2. 分析化学：衍射实验可以用于分析化学中的光学仪器，如分光光度计、光谱仪等。
3. 电子显微镜：电子显微镜利用电子的波动性质来观察物体的细微结构，而光的衍射实验为电子显微镜的设计提供了重要的理论基础。
4. 光纤通信：光纤通信通过光信号的传输实现了高速、大容量的数据传输，而了解光的衍射现象有助于提高光纤通信的传输效率和质量。
总结：光的衍射实验是研究光波动性质的重要实验之一。
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实验七 光的衍射实验
一、实验目的
1. 观察夫朗和费衍射图样及演算单缝衍射公式；
2. 观察夫朗和费圆孔衍射图样；
二、实验原理
平行光通过狭缝时产生的衍射条纹定位于无穷远，称作夫朗和费单缝衍射。
它的衍射图样比较简单，便于用菲涅耳半波带法计算各级加强和减弱的位置。
设狭缝AB 的宽度为a （如图1，其中把缝宽放大了约百倍），入射光波长为λ，
图1
O 点是缝宽的中点，OP0是AB 面的法线方向。
AB 波阵面上大量子波发出的平行于该方向的光线经透镜L 会聚于P0点，这部分光波因相位相同而得到加强。
就AB 波阵面均分为AO 、BO 两个波阵面而言，若从每个波带上对应的子波源发出的子波光线到达P0点时光程差为λ/2，此处的光波因干涉相消成为暗点，屏幕上出现暗条纹。
如此讨论，随着ϕ角的增大，单缝波面被分为更多个偶数波带时，屏幕上会有另外一些暗条纹出现。
若波带数为奇数，则有一些次级子波在屏上别的一些位置相干出现亮条纹。
若波带为非整数，则有明暗相间的干涉结果。
总之，当衍射光满足：
sin BC a k ϕλ== （1 2...k =±±, ）
时产生暗条纹；当满足：
sin (21)/2BC a k ϕλ==+ （01 2...k =±±，
, ） 时产生明条纹。
在使用普通单色光源的情况下（本实验使用钠灯），满足上述原理要求的实验装置一般都需要在衍射狭缝前后各放置一个透镜。
但是一种近似的方法也是可行的，就是使光源和观测屏距衍射缝都处在“远区”位置。
用一个长焦距的凸透镜L 使狭缝光源S P1成像于观测屏S 上（如图2），其中S 与S P1的距离稍大于四倍焦距，透镜大致在这个距离
中间，在仅靠L 安放一个衍射狭缝S P2，屏S 上即出现夫朗和费衍射条纹。
图2
设狭缝SP2与观测屏S 的距离为b ，第k 级亮条纹与衍射图样中心的距离为xk 则
由于ϕ角极小，因而sin tg ϕϕ≈。
又因为衍射图样中心位置不易准确测定，所以一般是量出两条同级条纹间的距离2xk 。
由产生明条纹的公式可知：
由此可见，为了求得入射光波长，须测量2k x ，a 和b 三个量。
三、 实验仪器
(1) 钠光灯
(2) 单面可调狭缝： SZ-22
(3) 凸透镜L 1： f=50mm
(4) 二维调整架： SZ-07
(5) 单面可调狭缝： SZ-22
(6) 凸透镜L 2： f=70mm
(7) 二维调整架： SZ-07
(8) 测微目镜Le （去掉其物镜头的读数显微镜）
(9) 读数显微镜架 : SZ-38
(10) 滑座： TH70YZ
(11) 滑座： TH70Z
(12) 滑座： TH70Z
(13) 滑座： TH70
四、仪器实物图及原理图
图3 仪器实物图及原理图
五、实验步骤
(1) 把钠灯光通过透镜聚焦到单缝上成为缝光源。
再把所有器件按图十的顺序摆放在导
轨上，调至共轴。
其中小孔（φ=1mm ）和测微目镜之间的距离必须保证满足远场条件。
（图中数据均为参考数据）
(2) 调节焦距为70的透镜直至能在测微目镜中看到衍射条纹。
如果无条纹，可以调节小
孔的大小，直到找到合适的小孔为止。
(3) 仔细调节狭缝的宽度，直到目镜视场内的中央条纹两侧各有可见度较好的3，4条亮
纹。
记录单缝和测微目镜的位置，计算出两者间的距离b 。
(4) 读出狭缝宽度a ，并且记录下来
六、数据处理
为了便于计算波长可以设b z a λ
=， 且 221
k x z k =+ 2x k 为两条同级条纹间的距离 选不同的级次k ，求出z 值，求平均，再计算
实验数据如下：
a= b=840-560=280mm
= = =
计算得=
= = =
== 实验图片
八、圆孔衍射
将单缝换成圆孔，观察衍射条纹，用测微目镜测出艾里斑的直径e ，由已知衍射小孔直径d=1mm ，焦距f=70mm ，可验证
公式的正确性（其中a 为孔的半径），本实验要求实验环境很暗。
.
+
注：多孔架的8孔大小分别为：φ，φ，φ，φ，φ，φ，φ，φ。
实验数据如下：
测量值e=
计算值为f==
现场实验图片
通过做实验，我认为光的衍射现象观察的影响因素分析的衍射应用有以下几个应用方向：
1)普遍应用于光谱分析领域，比如说衍射光栅光谱仪等。
2）应用于衍射成像，比如说衍射成像概念、成像仪器分辨。
3）衍射呈现波阵面，有利于全息术原理的进一步发展。
4）衍射广泛应用于结构分析，例如X 射线结构学等。