单缝衍射与光强测量
测量单缝衍射的光强分布
xk b
b tg1 L
1 5
L2
A
sin 1 tg1
L a b
b a L
S
0
xk
PO
B L
L a b
若要满足
L 50.00cm
a 10 m
4
9
623.8nm
在光强分布曲线图上测量出 b 的值，就可以计算出单缝的宽度
L 0.5 632.8 10 b 4 a 10
3.16 10 3 m 3.16mm
N 16
一个条纹宽度内应有
16个以上的测量点
b 3.16 15.8 0.200 0.200
课后作业:
思考题 1. 2. 3.
a 10 m ; 激光器与单缝之间的距离以及单缝
4
与光屏(一维光强测量装置)之间的距离均为 50cm
左右;实验用方向性很好, 发散角为 10 ~ 10 rad 的 H e N e 激光作光源, 这样可以满夫朗和费衍
5 3
射的远场条件，从而可省去单缝前后的两个透镜。
3. 本实验用硅光电池作光强 I 的测量器件, 硅光电池 能直接将光能转变为电能,在一定光照范围内, 光电
单缝衍射光强分布曲线的绘制
I A
一级暗纹中心
中央明纹中心
b 是中央明纹半宽度
0
b 也是衍射条纹的宽度
b
b
xmm
2. 计算出单缝的宽度
a:
a
P
根据单缝衍射生成暗纹的条件: a sin k
k 1
a sin1
sin 1
L1
0
1 是一级暗纹中心的衍射角
测量单缝衍射的光强分布.
x 单方向转动手轮 , 沿 方向每次移动 0. 200mm , 从左侧
二级暗纹中心一直测到右侧二级暗纹中心 。 注意切勿反转 手轮 ，以免产生螺旋空程差。
四. 实验数据处理:
1. 作出单缝衍射的光强分布曲线 。在直 角坐标纸上,以横轴表示各点的坐标位置
x ; 纵轴表示各点的光强度I , 由实验数
据描出各点 , 用平 滑曲线连接起来 , 即 为单缝衍射的光强分布曲线。
单缝衍射光强分布曲线的绘制
I A
中央明纹中心
一级暗纹中心
b 是中央明纹半宽度
0
b 也是衍射条纹的宽度
b
b
xmm
2. 计算出单缝的宽度 a :
根据单缝衍射生成暗纹的条件: a sin k
池的光电流 I 与光照强度 i成正比。
4. 单缝衍射生成暗条纹的条件是 a sin k 可
见，增大单缝的宽度，条纹的亮度增强，但条纹 的宽度变窄；反之，减小单缝的宽度，虽然条纹 的宽度变宽，但条纹的亮度减弱。
单缝衍射光强分布曲线
三二一 级级级 明明明 纹纹纹 中中中 心心心
I A
中 央 明 纹 中 心
3. 将光屏置于光强测量装置之前,调二维调节架,选择所需的
a 单缝宽度 观察光屏上的衍射条纹;调整出一个图象清晰.对
称,条纹宽度适当的单缝衍射条纹来。这是实验的关键。
4. 使用检流计必须先调零, 选择量程的原则是使读数 尽可能大，如果超过量程 要换档；若读数太小也要 换档 (换挡后必须先调零)。
测量中央明纹中心的光强度
一．实验目的
１．观察单缝衍射现象及其特点； ２．测量单缝衍射的光强分布； ３．用单缝衍射的规律计算单缝缝宽；
[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](https://img.taocdn.com/s3/m/d98eb3611eb91a37f1115cdc.png)
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。
单缝衍射光强的分布测量实验报告
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。
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。
单缝衍射与光强分布测量(预习报告)参考模板
单缝衍射与光强分布测量一 实验目的1 观察单缝夫琅禾费衍射现象2 学习利用光电元件测量相对光强的实验方法，观察单缝衍射中相对光强分布规律，并测出单缝宽度二 实验仪器氦—氖激光器及光源 可调单缝 硅光电池移动装置 数字万用表 示波器 光具座各种支架三 实验原理1 产生夫琅禾费衍射的实验装置夫琅禾费衍射要求光源和接收屏都距离衍射屏无限远，即入射光和衍射光都是平行光。
在实际中，距离无限远是办不到的，下面介绍两种实验室中接收夫琅禾费衍射常采用的装置（1）“焦面接收”装置把光源S 放在凸透镜2L 的前焦面上，把接收屏放在凸透镜2L 的后焦面上，则由几何光学可知，P S ,与狭缝D 的距离相当于无限远。
（2）“远场接收”装置在满足一定条件时候，也可以不用上述两种透镜，而获得夫琅禾费衍射图样。
这个条件是：1 衍射屏透光部分线度很小而且离光源很远，即满足：1822<<⋅Za λπ 其中，Z 为D 与接受屏P 的距离以上所说的两个条件叫做夫琅禾费“远场条件”。
理论上计算得出夫琅和费单缝衍射图样的光强分布规律为220sin uu I I ⋅=θ （1）当0=θ时，光强具有极大值：0I I =θ，称为中央主极大当 a K /sin λθ= )3,2,1(⋅⋅⋅±=K (2) πK u =时，0=θI ，此时出现暗条纹，与此对应的位置为暗条纹中心。
实际上，θ很小，因此（2）式可以写成 aK λθ= )3,2,1(⋅⋅⋅±=K （2’）除中央主极大以外，两相邻暗纹之间有一个次级大，这些次级大位置分别在 ⋅⋅⋅±±=aa λλθ46.2,43.1 其相对光强分别为 ⋅⋅⋅=017.0,047.00I I θ 若以下图所示远场接收光路显示衍射图，衍射角1<<θ时，接受屏P 上坐标与衍射角近似有下列关系： Z x K K ≈≈θθsin （3）比较（2’）和（3）可得Z x a K K =λ （4）由以上讨论可知：（1）中央亮条纹的宽度由1±=K 的两个暗条纹的衍射角所确定。
单缝衍射的光强分布及测量
单缝衍射的光强分布及测量
摘要 本实验利用传统的单缝衍射原理用较 简单的方法测量头发丝的直径。用振 幅矢量法讨论单缝衍射光强分布规律
• 可得b=2 d/L
实验原理
• 3．光电检测
• 光的衍射现象是光的波动性的一种表现。研究光的 衍射现象不仅有助于加深对光本质
• 的理解，而且能为进一步学好近代光学技术打下基 础。衍射使光强在空间重新分布，利用光电元件测 量光强的相对变化，是测量光强的方法之一，也是 光学精密测量的常用方法。
• （1）当在小孔屏位置处放上硅光电池和一维光强 读数装置，与数字检流计（也称光点检流计）相连 的硅光电池可沿衍射展开方向移动，那么数字检流 计所显示出来的光电流的大小就与落在硅光电池上 的光强成正比。如图4所示的实验装置。
2．测量衍射光斑的相对强度分布
• （1）移去小孔屏，在小孔屏处放上硅光电池及一维光强测量 装置，使激光束垂直移动方向。遮住激光出射口，把检流计 调到零点基准。在测量过程中，检流计的档位开关要根据光 强的大小适当换档。
• （2）检流计档位放在适当档，转动一维光强测量装置鼓轮， 把硅光电池狭缝位置移到标尺中间位置处，调节硅光电池平 行光管左右、高低和倾斜度，使衍射光斑中央最大两旁相同 级次的光强以同样高度射入硅光电池平行光管狭缝。
• 测量中央明纹的宽度L。
• 用测量显微镜直接测量头发丝直径，在其不同位 置测3次取平均值，并与之前间接测量结果进行比 较。
- 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、"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、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)。
单缝衍射与光强分布测量
【实验目的】
1.观察单缝衍射现象。
2.学会测量单缝衍射现象的光强分布状况
【实验仪器】
氦氖激光器，单缝板，计算机，光强接收器。
【实验原理】
衍射现象分为两种：夫琅禾费衍射与菲涅尔衍射，本实验研究的是夫琅禾费衍射
1.夫琅禾费衍射现象
夫琅禾费衍射是远场衍射，就是光源，成像光屏距离单缝无限远，在本实验中，只需近似远即可，就可以达到相同的效果，光屏上会出现明亮相间的条纹。
2.形成条纹的理论分析
从光的本质上来讲，光是电磁波，因此光就会发生干涉，只要相位差固定相同，则就会形成明显的干涉现象，从而形成条纹。
现对单缝现象进行定量分析。
假设一束光找到一单缝上，缝宽为b，并设想，此缝就是光源，将此缝分成n等分，则有n个光源，光源间的间隔为∆，则有
b
(n
=)1
-
∆
相邻两个光源间的相位差为
θλπ
ϕsin 2∆=
即如果在A1点发出的扰动为t a ωcos ，则在A2点发出的扰动为)cos(ϕω-t a ，由此可得P 点的合场强为
E=]})1(cos[)cos({cos ϕωϕωω--+⋅⋅⋅+-
+n t t t a
通过计算可以得到上式的值为 E=])1(21cos[2
sin 2sin
ϕωϕϕ--n t n b n →∆∞→∆∞→并保持,和n 当的极限情况下，有
θλ
πθλπϕ
sin sin 2b n n →∆= 又有
n b θ
λπθλπ
ϕsin 2sin 2=∆=
将趋近于零，则
ββλ
θπλθπϕ
ϕ
sin sin sin sin 22sin nA b b na n a E ==≈ 式中 λ
θπβsin A b na
==
因此，有
)cos(sin E βωββ
-=t A
对应的强度分布为
220sin ββI I =
对应的图像为
经计算，中央主极大光强约为次极大的20倍。
【实验步骤】
1. 打开氦氖激光器。
2. 选取衍射效果较好的缝，一般是最窄的那一条，使得激光经过单缝产生衍射图样，此
时的光强太强，需减弱光强，第一步是使用无焦系统，使得激光扩束，第二步是，使
用偏振片，旋转偏振片，改变光强。
3.打开光强接收器的盖子，在计算机上观察图样，调节偏振片，使得光强减弱，使得显
示屏上只出现中央明纹与次极大即可。
4.使用软件，进行分析，拟合，得出数据。
【实验分析】
得到数据，利用origin进行拟合得出光强分布图
此实验得到的误差误差不大，基本与理论值符合。
如果此实验的误差比较大，可能的原因是：
1.缝的宽度没有选择好，导致第一，第二主极大过于靠拢，从而分辨不清。
2.光的强度没有调节好，导致接收器不能很好地分辨，从而导致误差。