光強(qiáng)分布的研究

1、北京聯(lián)合大學(xué)基礎(chǔ)部物理實(shí)驗(yàn)室北京聯(lián)合大學(xué)基礎(chǔ)部物理實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容思考問題思考問題實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?n觀察單縫衍射、雙縫干涉、多縫干涉、光柵衍射觀察單縫衍射、雙縫干涉、多縫干涉、光柵衍射等現(xiàn)象，加深對(duì)光的干涉和衍射理論的理解；等現(xiàn)象，加深對(duì)光的干涉和衍射理論的理解； n研究單縫衍射的光強(qiáng)分布；研究單縫衍射的光強(qiáng)分布；n研究激光通過偏振片后光強(qiáng)的分布規(guī)律，加強(qiáng)對(duì)研究激光通過偏振片后光強(qiáng)的分布規(guī)律，加強(qiáng)對(duì)光的偏振理論的理解。光的偏振理論的理解。實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器n光強(qiáng)分布測(cè)試儀；光強(qiáng)分布測(cè)試儀；n激光器、單縫、雙縫、多縫、光柵、偏

2、振片；激光器、單縫、雙縫、多縫、光柵、偏振片；n硅光電池（光電探頭）；硅光電池（光電探頭）；n微電流測(cè)量儀。微電流測(cè)量儀。1.1.光強(qiáng)分布測(cè)試儀光強(qiáng)分布測(cè)試儀1激光器，激光器， 2單縫，單縫，3光導(dǎo)軌，光導(dǎo)軌，4小孔屏，小孔屏，5光電探頭，光電探頭，6一維測(cè)量裝置，一維測(cè)量裝置，7數(shù)字檢流計(jì)數(shù)字檢流計(jì) 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理n單縫衍射、雙縫干涉、光柵衍射單縫衍射、雙縫干涉、光柵衍射光強(qiáng)分布光強(qiáng)分布； n光的偏振光的偏振一、單縫衍射、雙縫干涉、光柵衍射一、單縫衍射、雙縫干涉、光柵衍射1. 單縫衍射單縫衍射sl1l2esinioa2a3aa2a3a干涉相消（干涉相消（）干涉加強(qiáng)（干涉加強(qiáng)（）sin22a

3、kk sin(21)2ak p1s2ssxoob實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 裝裝 置置d1r2rdddr2. 雙縫干涉雙縫干涉xddsin12drrr波程差波程差sintanx d減弱減弱2) 12(kkxrdd 加強(qiáng)加強(qiáng),2, 1 ,0k暗紋暗紋(21)2dkddkdx明紋明紋,2, 1 ,0k條紋間距條紋間距 dxd雙縫干涉光強(qiáng)分布雙縫干涉光強(qiáng)分布3.光柵衍射光柵衍射()sinabk光柵方程光柵方程 0 0i單單-2-2-1-11 12 2i0 04 48 8-4-4-8-8單縫衍射單縫衍射 輪廓線輪廓線光柵衍射光柵衍射光強(qiáng)曲線光強(qiáng)曲線二、光的偏振二、光的偏振1. 1. 什么是偏振光？什么是偏振光？自然光

4、自然光線偏振光線偏振光2.2.偏振片偏振片 起偏與檢偏起偏與檢偏 起起 偏偏021i偏振化方向偏振化方向0i起偏器起偏器檢偏器檢偏器 檢檢 偏偏起偏器起偏器馬呂斯定律（馬呂斯定律（1880 年）年）nm2e1e221cosii 強(qiáng)度為強(qiáng)度為 的偏振光通過檢偏振器后的偏振光通過檢偏振器后, , 出射光的強(qiáng)度為出射光的強(qiáng)度為1i221cosii馬呂斯定律馬呂斯定律: :實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容n觀察單縫衍射、雙縫干涉、多縫干涉、光柵衍射觀察單縫衍射、雙縫干涉、多縫干涉、光柵衍射等現(xiàn)象；等現(xiàn)象；n測(cè)量單縫衍射的光強(qiáng)分布；測(cè)量單縫衍射的光強(qiáng)分布；n測(cè)量激光通過偏振片后光強(qiáng)的分布。測(cè)量激光通過偏振片后光強(qiáng)的分布

5、。一、觀察單縫衍射、雙縫干涉、多縫干涉、光柵衍射等現(xiàn)象一、觀察單縫衍射、雙縫干涉、多縫干涉、光柵衍射等現(xiàn)象. 在光導(dǎo)軌上正確安置好各實(shí)驗(yàn)裝置。打開激光器，用小孔屏在光導(dǎo)軌上正確安置好各實(shí)驗(yàn)裝置。打開激光器，用小孔屏 調(diào)整光路，使激光束與導(dǎo)軌平行。調(diào)整光路，使激光束與導(dǎo)軌平行。2. 確保激光器的激光垂直均勻照射單縫，先用小孔屏進(jìn)行觀察，確保激光器的激光垂直均勻照射單縫，先用小孔屏進(jìn)行觀察，調(diào)節(jié)單縫傾斜度及左右位置，使衍射光斑水平，兩邊對(duì)稱。調(diào)節(jié)單縫傾斜度及左右位置，使衍射光斑水平，兩邊對(duì)稱。3. 使激光分別照射在單縫、雙縫、多縫和光柵上，觀察小孔屏使激光分別照射在單縫、雙縫、多縫和光柵上，觀察小

6、孔屏上的衍射圖樣并進(jìn)行比較。上的衍射圖樣并進(jìn)行比較。二、研究單縫衍射的光強(qiáng)分布二、研究單縫衍射的光強(qiáng)分布. 將激光照射在單縫上，移去小孔屏，在小孔屏處放上硅光電將激光照射在單縫上，移去小孔屏，在小孔屏處放上硅光電 池，開啟微電流測(cè)量儀，預(yù)熱池，開啟微電流測(cè)量儀，預(yù)熱5分鐘；分鐘；2. 遮住激光出射口，把微電流測(cè)量儀調(diào)到零點(diǎn)基準(zhǔn)；遮住激光出射口，把微電流測(cè)量儀調(diào)到零點(diǎn)基準(zhǔn)；3.把硅光電池狹縫位置移到標(biāo)尺中間位置處，調(diào)節(jié)硅光電池左右、把硅光電池狹縫位置移到標(biāo)尺中間位置處，調(diào)節(jié)硅光電池左右、高低和傾斜度，使衍射光斑中央最大兩旁相同高低和傾斜度，使衍射光斑中央最大兩旁相同 級(jí)次的光強(qiáng)以同樣級(jí)次的光強(qiáng)以

7、同樣高度射入硅光電池狹縫；高度射入硅光電池狹縫；4. 轉(zhuǎn)動(dòng)光強(qiáng)測(cè)量裝置鼓輪到零點(diǎn)，每經(jīng)過轉(zhuǎn)動(dòng)光強(qiáng)測(cè)量裝置鼓輪到零點(diǎn)，每經(jīng)過1.000mm（即鼓輪（即鼓輪 轉(zhuǎn)動(dòng)一周），沿展開方向測(cè)一點(diǎn)光強(qiáng)，一直測(cè)到另一側(cè)端點(diǎn)；轉(zhuǎn)動(dòng)一周），沿展開方向測(cè)一點(diǎn)光強(qiáng)，一直測(cè)到另一側(cè)端點(diǎn)；5. 根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，繪制光強(qiáng)分布曲線。根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，繪制光強(qiáng)分布曲線。二、光的偏振研究二、光的偏振研究.調(diào)節(jié)激光聚焦成點(diǎn)光源，將激光點(diǎn)照射在偏振片上；調(diào)節(jié)激光聚焦成點(diǎn)光源，將激光點(diǎn)照射在偏振片上；3. 移去小孔屏，使硅光電池狹縫正對(duì)光斑。遮住激光出射口，移去小孔屏，使硅光電池狹縫正對(duì)光斑。遮住激光出射口， 把微電流測(cè)量儀調(diào)到零點(diǎn)；把微電

8、流測(cè)量儀調(diào)到零點(diǎn)；4. 將游標(biāo)的零點(diǎn)與主尺的零度對(duì)齊，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振器使出射光強(qiáng)將游標(biāo)的零點(diǎn)與主尺的零度對(duì)齊，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振器使出射光強(qiáng) 最大（最大（ =00），固定偏振器頂端螺絲，在此條件下進(jìn)行測(cè)量；），固定偏振器頂端螺絲，在此條件下進(jìn)行測(cè)量；5. 轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片，在轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片，在0360間每間每10測(cè)一次。測(cè)一次。2. 轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片，觀察小孔屏上的光斑強(qiáng)度變化轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片，觀察小孔屏上的光斑強(qiáng)度變化(定性觀察定性觀察)；6.作出作出i-cos2曲線。曲線。數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理n 本實(shí)驗(yàn)使用的半導(dǎo)體紅光激光器波長為：本實(shí)驗(yàn)使用的半導(dǎo)體紅光激光器波長為：= 635.0 nmn 數(shù)據(jù)記錄：數(shù)據(jù)記錄：1. 單縫衍射的光強(qiáng)

9、分布單縫衍射的光強(qiáng)分布次數(shù)k12.50 x(mm)0.0001.00050.000i(ua)2. 光的偏振研究光的偏振研究次數(shù)k12.37（0）0.0010.00360.00i(ua)n 數(shù)據(jù)處理與分析：數(shù)據(jù)處理與分析：1. 作單縫衍射的光強(qiáng)分布曲線，分析其規(guī)律；作單縫衍射的光強(qiáng)分布曲線，分析其規(guī)律；2. 作出偏振光的作出偏振光的i-cos2曲線，驗(yàn)證馬呂斯定律。曲線，驗(yàn)證馬呂斯定律。思考問題思考問題n 偏振器的游標(biāo)盤每個(gè)小格是多少度，相當(dāng)于多少分？偏振器的游標(biāo)盤每個(gè)小格是多少度，相當(dāng)于多少分？n 半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光是偏振光嗎？半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光是偏振光嗎？ u 在測(cè)量過程中，檢流計(jì)的檔位