单元六 单缝衍射
单缝衍射实验报告
单缝衍射实验报告
在物理学中，光的衍射是一个很常见的现象。
当光穿过一个小孔或其他细长的物体时，它会弯曲和扩散出去，形成一系列交错的亮度和暗度的带状图案。
这个现象就叫做衍射。
单缝衍射实验就是观察这个现象的一种方法。
单缝衍射实验需要的器材很简单，只需要一个狭窄的缝隙和一个光源。
在实验中，我们可以用一个光源以一定的角度照射一个狭窄的缝隙，然后用一个屏幕接收光线。
当光线穿过缝隙后，它会扩散和弯曲，从而在屏幕上形成一系列交错的亮度和暗度的带状图案。
实验中，我们可以通过调整屏幕和缝隙的距离以及改变光源的颜色和波长等因素来观察衍射现象。
观察到的结果可以被用来计算缝隙的大小和光的波长，这对于物理学和光学学科的研究和应用具有很大的意义。
单缝衍射实验是一个非常重要的物理实验，它可以帮助我们更好地理解光的性质和行为。
通过这个实验，我们可以看到光现象中最常见的一个方面，也可以通过观察结果来计算一些有用的物
理参数。
此外，这个实验还可以用于实际生产和应用领域，例如光学仪器的设计和制造。
总之，单缝衍射实验是一个有趣而重要的实验，它可以帮助我们更好地理解和应用光学原理。
在做这个实验时，我们不仅可以学习到物理学的一些基本概念，还可以发现自然界中美妙的现象和规律。
因此，我们应该积极参与到这个实验中来，不断拓展我们的知识和视野。
单缝衍射实验报告
单缝衍射实验报告实验目的：通过单缝衍射实验，观察光的衍射现象，验证光的波动性质。
实验仪器与材料：1. 激光器。
2. 单缝装置。
3. 屏幕。
4. 尺子。
5. 电池。
实验原理：当光通过狭缝时，会产生衍射现象，即光波会在狭缝后面形成一系列明暗相间的条纹。
这是由于光波的波长和狭缝的大小相当，导致光波在通过狭缝后发生衍射。
实验步骤：1. 将激光器设置在一定的位置，使其光线垂直射向单缝装置。
2. 调整单缝装置，使其与激光器的光线垂直，并将屏幕放置在单缝后方一定的距离处。
3. 打开激光器，观察在屏幕上形成的衍射条纹。
4. 测量衍射条纹的间距和角度，并记录实验数据。
实验结果与分析：通过实验观察，我们发现在屏幕上形成了一系列明暗相间的条纹，这些条纹呈现出明显的衍射特征。
通过测量衍射条纹的间距和角度，我们可以计算出光波的波长和单缝的大小，进一步验证了光的波动性质。
实验结论：通过单缝衍射实验，我们验证了光的波动性质，并观察到了光的衍射现象。
实验结果与理论预期相符，证明了光的波动性质对于光的传播和衍射现象具有重要意义。
实验的意义：单缝衍射实验是深入理解光的波动性质和衍射现象的重要实验之一。
通过这个实验，我们可以更加直观地认识光的波动特性，加深对光学原理的理解，为光学研究和应用提供重要的实验依据。
总结：通过本次实验，我们深入了解了光的波动性质和衍射现象，实验结果与理论预期相符，验证了光的波动性质。
这对于我们进一步学习光学知识和探索光学应用具有重要的意义。
希望通过本次实验，能够激发大家对光学的兴趣，促进光学领域的发展和应用。
单缝衍射是什么？
单缝衍射是什么？
烈日炎炎的夏天，我们总会遇到强烈的光照，而光在传播的过程中会发生有趣的单缝衍射的现象。
今天我整理了单缝衍射的相关内容，和我一起了解一下吧！
单缝衍射的现象
单缝衍射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的一种现象。
如果波长与缝、孔或障碍物尺寸相当或者更大时，衍射现象最明显。
依据光源、衍射屏（障碍物）及接收屏相对位置的不同，常将衍射分为两类，即菲涅尔衍射与夫琅和费衍射。
单缝衍射原理
惠更斯原理表明，波源发出的波阵面上的每一点都可视为一个新的子波源。
这些子波源发出次级子波，其后任一时刻次级子波的包迹决定新的波阵面。
惠更斯原理用光波能确定光波的传播方向，但不能确定沿不同方向传播的光振动的振幅。
菲涅尔在次级子波概念的基础上，提出的“子波相干叠加”理论，又称为惠更斯-菲涅尔原理。
这个原理表述为：同一波面上的每一微小面元都可以看作是新的振动中心，它们发出次级子波。
这些次级子波经传播而在空间某点相遇时，该点的振动是所有这些次级子波在该点的相干叠加。
我相信通过今天的学习，你一定对单缝衍射有了更深一步的了解，以上就是小编为你整理的内容，想获得更多讯息可以关注我们，我们下次再见吧！。
实验6-单缝衍射
实验6 单缝衍射的相对光强分布【实验目的】1．观察单缝的夫琅和费衍射现象及用光电元件测量其相对光强分布2．由单缝衍射相对光强分布曲线计算狭缝宽度【仪器用具】光具座、He-Ne激光器、减光片、可调单缝、光电池、光点检流计、测距机构。
【原理概述】光的衍射是光的波动性的基本特征之一，在光谱分析、晶体分析、全息技术、光信息处理等精密测量和近代光学技术中，衍射已成为一种有力的研究手段和方法。
光在传播过程中遇到尺寸接近于光波长的障碍物时（如狭缝、小孔、细丝等），发生偏离直2菲涅尔原理，可以导出屏上任一点 P处的光强为：220)sin ()sin (sin λθπλθπθa a I I = （1） 式中a 为狭缝宽度，λ为入射光波长，θ为衍射角，根据上式可以作出光强分布曲线如图2从曲线上可以看出：① 当0=θ，光强有最大值0I ，称为主极大，大部分能量落在主极大上。
② 当a k /sin λθ=（ ,3,2,1±±±=k 时，0=θI ，出现暗条纹，因θ近似认为暗条纹在a K /λθ=主极强两侧暗纹之间的角距离a /2λθ=∆其他相邻暗纹之间的角距离均相等（/λθ=∆③ 两次极大之间的距离并不相等。
【实验中的一些问题】1． 满足夫琅和费衍射条件的讨论在实验中，我们可以不用透镜L 1，L 2（图1），而获得夫琅和费衍射图样。
因激光束的发射角很小（1≈d 毫弧度），而且单缝的宽度a 也很小，所以用激光束直接照射狭缝，可认为是平行光入射，而撤去透镜L 1。
另外，只要接收屏与狭缝的距离满足18/2<<λZ a ，即可撤去透镜L 2，而直接在屏上观察到夫琅和费衍射条纹。
下面导出这一条件：如图3，P 0为衍射角θ与0OP 足条件。
(λ<<-)00OP AP -+))2((22Z aZ 因a Z >>，可得即有：2光电流与光强成线性关系的条件下，我们才能以光电流的强度来表示光的相对强度。
验证光的衍射现象的单缝衍射实验
验证光的衍射现象的单缝衍射实验引言：光的衍射现象是波动理论的重要实验依据之一，它揭示了光的波动性质以及对物质的相互作用。
在光的衍射现象中，单缝衍射实验是最简单而经典的实验之一。
通过这一实验我们可以探索光的本质以及光的波动特性的定量描述。
1. 物理定律：单缝衍射实验是基于赫曼-黑哥尔原理，该原理可以用一定几何和数学方法进行定量描述。
根据这一原理，当一束光通过一个细缝时，光波将沿着该缝传播，并在其后形成一个衍射图样。
光的衍射图样是由光波在细缝周围扩散和干涉引起的。
衍射图样的形状和干涉效应依赖于缝的宽度和光的波长。
2. 实验准备：为了进行单缝衍射实验，我们需要以下实验器材和材料：- 激光光源：提供单色、单波长的光源，以确保实验的准确性。
- 平面单缝：制备具有可调节宽度的单缝，例如通过在暗光条件下通过金属或胶片上刻蚀细缝。
- 半球导轨：用于固定和调节单缝以及测量角度和位置。
- 光屏：放置在单缝后面，用于记录衍射图样。
- 角度测量装置：如经纬仪或光学转台，用于测量衍射角和缝与光屏之间的距离。
3. 实验过程：- 准备实验室环境，确保减少环境光的干扰。
将实验装置放置在黑暗的实验室中，以确保光屏上记录的图样是弥散光的衍射图样，而不是来自其他光源的杂散光。
- 将激光光源对准单缝，并调节导轨，使得光直接通过缝到达光屏。
可以使用一个狭缝光圈来确保光束的直线传播，并限制一狭缝的高斯波包括多个不同波向，而不是一个具有明确波向的单个光子波包。
- 利用角度测量装置来测量衍射角和缝与光屏之间的距离。
通过对不同宽度和角度的缝进行测量，可以绘制出光的衍射图样。
- 根据实验测量得到的数据，可以使用波动理论的相关方程进行计算和分析，从而验证光的衍射现象。
4. 实验应用和其他专业性角度：单缝衍射实验有广泛的应用和意义。
具体包括：- 研究光的波动性：通过单缝衍射实验，我们可以验证光的波动性并量化描述光的衍射现象。
这对于深入研究光的本质和波动力学有重要意义。
单缝衍射知识点
单缝衍射知识点一、知识概述单缝衍射知识点①基本定义：咱就说这单缝衍射啊，简单讲就是光啊，它碰到一条窄缝的时候，就不按照直线传播了，光会在缝后面的屏幕上形成明暗相间的条纹。
这现象就叫单缝衍射。
就好比一群人排队往前走（比作光的直线传播），突然前面有个窄窄的通道（单缝），走过通道之后，人散开了有疏有密地分布（明暗条纹）。
②重要程度：在光学里那地位可重要了。
它是说明光具有波动性的重要证据之一。
要是不懂单缝衍射，光学的好多知识像是干涉衍射这些都理解不透彻。
可以说它是打开光学微观现象这扇门的钥匙里的一个齿。
③前置知识：得先知道光的直线传播吧，要是连光直线传播都不知道，怎么能理解光到了单缝突然不走直线了呢。
另外，对于波的概念也得有点了解，毕竟单缝衍射可是光波动性的体现。
④应用价值：在实际中的话，像制作光学仪器时就要考虑到单缝衍射。
比如在设计显微镜或者望远镜的时候，如果忽略单缝衍射可能就会造成成像不清晰之类的问题。
我曾经看过一个古董望远镜，图像有点模糊，后来才知道可能就是早期设计没太考虑单缝衍射这种光学现象的影响。
二、知识体系①知识图谱：在光学学科里啊，单缝衍射是光的衍射这部分的重要组成部分。
和光的干涉以及光的波动性理论这些都紧密相连。
在整个光学知识体系里的位置就像是枢纽上的一条支路，它能把光的一些基本性质比如波动性这些相关知识串联起来。
②关联知识：那和它关系近的首先就是光的双缝干涉啦。
它们都是体现光波动性的现象。
就像两个亲兄弟，都来自光波动性这个大家庭。
还有透镜成像的分辨率也和单缝衍射有关联，因为单缝衍射会影响到光通过一些光学元件成像的分辨率。
③重难点分析：掌握难度嘛，说实话对于初学者就不容易。
关键点在于要理解光是怎么从不按直线传播变成形成明暗条纹的这个过程。
尤其是对那种还不太清楚波概念的朋友来说更加难。
并且在复杂的光学系统里，怎么去考虑单缝衍射和其他光学现象混合起来的效果这也挺难的。
④考点分析：在考试里那也是重点中的重点。
单缝衍射实验报告
单缝衍射实验报告引言单缝衍射是一种经典的物理实验，通过它我们可以了解到光的衍射现象。
本文将对单缝衍射实验进行详细的介绍和分析，探讨其原理及实验结果，帮助读者更好地理解光的衍射现象。
实验原理单缝衍射实验是利用光的波动性进行的一项实验。
当光通过一个很小的缝隙时，会在缝隙两旁产生一系列干涉条纹。
这是由于光波在经过缝隙后发生折射和干涉的结果。
实验装置与步骤实验装置主要由一个光源、一个狭缝和一个屏幕组成。
光源发出的光经过狭缝后照射在屏幕上，通过观察在屏幕上的衍射条纹来研究光的衍射现象。
实验步骤如下：1. 打开实验室的灯光，确保光源充足。
2. 将狭缝固定在实验装置中，调整其位置和大小。
3. 将屏幕放置在合适的位置，使其能适当地接收到经过狭缝的光线。
4. 用眼观察屏幕上的衍射条纹，并记录下观察到的现象。
实验结果与讨论在进行单缝衍射实验时，我们观察到了一系列的干涉条纹。
这些条纹的亮度和位置随缝隙的大小和光源的波长有关。
当缝隙非常小，小到光的波长数量级时，我们观察到的条纹非常明亮和清晰。
这是因为缝隙足够小，光波能够以相干的方式通过缝隙，形成明暗相间的干涉条纹。
随着缝隙的增大，条纹间的对比度减弱，最终变得模糊不清。
另外，当光源的波长增大时，条纹的间距也会增大。
这是由于光的波长与衍射角度之间的关系，根据衍射定理可知，光的波长越大，衍射角度越小，条纹间的间距也就越大。
实验的结果与理论相符，表明光的波动性可以通过单缝衍射实验进行验证。
这一实验不仅证明了光的波动性，也为我们了解和研究其他物理现象提供了基础。
应用与意义单缝衍射实验不仅仅只是一种物理实验，它在实际生活中也有广泛的应用。
例如在天文学中，通过观察星光经过大气层的衍射现象，可以研究和计算出星体的距离和大小。
此外，单缝衍射实验还被应用于材料科学中的纳米技术和光学器件的设计与制作。
通过精确控制缝隙的大小和形状，可以实现对光的干涉和衍射现象的精确调控，从而实现纳米尺度的制造和测量。
单缝衍射原理
单缝衍射原理
单缝衍射是光学中的一种重要现象，它揭示了光的波动性质。
当一束平行光照射到一个非常细小的缝隙上时，会出现光的衍射现象，从而产生一系列明暗条纹。
这一现象的发现对于光的波动理论
的确立具有重要意义，也为后来的量子力学理论提供了重要的实验
依据。
单缝衍射现象的原理可以用赫兹的次波理论来解释。
当光波通
过缝隙时，缝隙会成为次波的波源，次波会在缝隙后形成圆形波前。
这些次波会相互叠加，形成新的波前，而在某些方向上会出现相长
干涉，而在其他方向上会出现相消干涉，从而形成明暗条纹。
在实际的观察中，我们可以使用一块均匀透光的屏幕来观察单
缝衍射现象。
当光线通过缝隙后，会在屏幕上形成一系列明暗相间
的条纹，这些条纹的间距和亮度分布规律可以通过衍射公式来计算
和预测。
而这些规律的发现和研究，为我们理解光的波动性质提供
了重要的实验依据。
除了光的衍射现象，单缝衍射原理也可以应用到其他波动现象中。
例如声波在通过一个小孔后也会出现衍射现象，这一现象也可
以用单缝衍射原理来解释。
因此，单缝衍射原理不仅在光学领域有重要意义，在声学、无线电等其他波动领域也有着广泛的应用。
总的来说，单缝衍射原理揭示了光的波动性质，并为后来的量子力学理论提供了重要的实验依据。
通过对单缝衍射现象的研究，我们可以更深入地理解光的波动特性，也可以将这一原理应用到其他波动现象中去。
因此，单缝衍射原理在光学和其他波动领域具有重要的理论和实验价值。
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单元六 单缝衍射， 光学仪器的分辨率
一、选择题
1. 在迈克尔孙干涉仪的一条光路中，放入一折射率为n ，厚度为d 的透明薄片，放入后这条光路的光程改变了 【 A 】
(A) 2(1)n d - (B) 2nd (C) 2(1)/2n d λ-+
(D) nd (E) (1)n d -
2. 一束波长λ的平行单色光垂直入射到一单缝AB 上，装置如图，
在屏幕D 上形成衍射图样，如果P 是中央亮纹一侧第一个暗纹所
在的位置，则BC 的长度为 【 A 】
(A) λ； (B) λ/2； (C) 3λ/2； (D) 2λ 3. 在单缝夫琅和费衍射实验中，波长为λ的单色光垂直入射在宽度为4a λ=的单缝上，对应于衍射角为30o 的方向，单缝处波阵面可分成的半波带数目为 【 B 】
(A) 2个； (B) 4个； (C) 6个； (D) 8个；
4. 在单缝夫琅和费衍射实验中，若增大缝宽，其它条件不变，则中央明条纹 【 A 】
(A) 宽度变小； (B) 宽度变大；
(C) 宽度不变，且中心强度也不变； (D) 宽度不变，但中心强度增大；
二、填空题
5. 惠更斯引进___子波___的概念提出了惠更斯原理，菲涅耳再用_ 子波相干叠加__的思想补充了惠更斯原理，发展成了惠更斯-菲涅耳原理。
6. 平行单色光垂直入射于单缝上，观察夫琅和费衍射，若屏上P 点处为第二级暗纹，则单缝处波面相应地可划分为__4_个半波带，若将单缝缩小一半，P 点将是_1_级__暗__纹，若衍射角φ增加，则单缝被分的半波带数_增加_，每个半波带的面积_减小（与4个半波带时的面积相比），相应明纹亮度__减弱_。
7. 测量未知单缝宽度a 的一种方法是：用已知波长λ的平行光垂直入射在单缝上，在距单缝的距离为D 处测出衍射花样的中央亮纹宽度L ，(实验上应保证a 10D 3≈，或D 为几米)，则由单缝衍射的原理可标出a 与λ，D ，L 的关系为：L D a /2λ=。
8. 如果单缝夫琅和费衍射的第一级暗纹发生在衍射角30°的方向上，所用单色光波长nm 500=λ，则单缝宽度为m 1μ。
9. 当把单缝衍射装置放在水中时，衍射图样发生的变化是 条纹收缩，条纹间距变窄 。
用公式2)1k 2(sin a λ
ϕ+=来测定光的波长，测出光的波长是光在__ 水中___的波长。
题2.
图
10. 在单缝夫琅和费衍射示意图中，所画出的各条正入射光线间距
相等，那末光线1与3在幕上P 点上相遇时的位相差为π2，P 点应
为___暗点___（在该方向上，单缝可分为4个半波带）。
11. 波长为λ的单色平行光，经园孔(直径为D)衍射后，在屏上形成
同心圆形状（或圆环）的明暗条纹，中央亮班叫 爱里斑 _ ，
根据瑞利判据，圆孔的最小分辨角D /22.1λδϕ=。
12. 通常亮度下，人眼瞳孔直径约3mm ，人眼的最小分辨角是D /22.1λδϕ=。
远处两根细丝之间的距离为2.0mm ，离开 8.93m 恰能分辨。
（人眼视觉最敏感的黄绿光波长550nm λ=）
三、判断题
13. 在迈克尔孙干涉仪中使用波长为λ的单色光，在干涉仪的可动反射镜移动一距离d 的过程中，干涉条纹将移动2/d λ条。
答案：对。
14. 在夫琅和费单缝衍射实验中，对于给定的入射单色光，当缝宽变小时，除中央亮纹的中心位置不变外，各级衍射条纹对应的衍射角变大。
答案：对。
四、计算题
15. 波长为500nm 的平行光垂直地入射于一宽为1mm 的狭缝，若在缝的后面有一焦距为100cm 的薄透镜，使光线会聚于一屏幕上，试求： 中央明纹宽度；第一级明纹的位置，两侧第二级暗纹之间的距离。
解： 中央明纹宽度：a
2'f x 0λ∆=，m 10x 30-=∆ 第一级明纹的位置：2)1k 2(sin a λ
ϕ+±=，a
23sin λϕ±= 'f a
23sin 'f x 1λϕ=≈，m 105.7x 41-⨯= 两侧第二级暗纹之间的距离：'f a 22x λ∆⋅
=，m 100.2x 32-⨯=∆
16. 今有白光形成的单缝夫琅和费衍射图样，若其中某一光波的第3级明纹和红光(nm 600=λ)的第二级明纹相重合，求此这一光波的波长。
解：对于夫琅和费单缝衍射，明纹的位置：2)1k 2(sin a λ
ϕ+±=
10题. 图
根据题意：2'
)132(sin a λϕ+⋅±=和2)122(sin a λ
ϕ+⋅±=
2)122(2')
132(λ
λ+⋅=+⋅，nm 6.428'=λ
17. 如图所示，设有一波长为λ的单色平面波沿着与缝面的法线成Φ角的方向入射于宽为a 的单狭缝AB 上，试求出决定各极小值的衍射角φ的条件。
解： 将单缝上的波面分成宽度为s ∆，相邻s ∆上各对应点发出
光的光程差为λ2
1，s ∆称为半波带。
如果衍射光与入射光不在同一侧（如左图所示），AB 两点
到P 点的光程差：BD AC -=δ
ϕΦδsin a sin a -=，平行于狭缝的半波带的数目：2/)sin (sin λϕ-Φ=
a N 衍射极小值满足：k a N 22
/)sin (sin =-Φ=λϕ，λϕΦk )sin (sin a =- 如果衍射光与入射光在同一侧（如右图所示），AB 两点到P 点的光程差：AD AC +=δ ϕΦδsin a sin a +=，平行于狭缝的半波带的数目：2/)sin (sin λϕ+Φ=
a N 衍射极小值满足：k a N 22
/)sin (sin =+Φ=λϕ，λϕΦk )sin (sin a =+ 所以，各极小值的衍射角φ的条件：
)()sin (sin )()sin (sin 侧入射光与衍射光在同一一侧入射光与衍射光不在同λ
ϕλ
ϕk a k a =+Φ=-Φ
17题. 图。