光的衍射和固體介質(zhì)折射率的測(cè)量實(shí)用教案_第1頁
光的衍射和固體介質(zhì)折射率的測(cè)量實(shí)用教案_第2頁
光的衍射和固體介質(zhì)折射率的測(cè)量實(shí)用教案_第3頁
光的衍射和固體介質(zhì)折射率的測(cè)量實(shí)用教案_第4頁
光的衍射和固體介質(zhì)折射率的測(cè)量實(shí)用教案_第5頁
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1、SABE光源障礙物接收屏SABE光源障礙物接收屏 菲涅耳衍射(ynsh) 夫瑯和費(fèi)衍射(ynsh)光源障礙物 接收(jishu)屏距離為有限遠(yuǎn)。光源障礙物 接收屏距離為無限遠(yuǎn)。第1頁/共16頁第一頁,共17頁。菲涅耳半波(bn b)帶:用菲涅耳半波(bn b)帶法解釋單縫衍射現(xiàn)象S*二、夫瑯禾費(fèi)單縫衍射實(shí)驗(yàn)裝置屏幕屏幕1LK2LE第2頁/共16頁第二頁,共17頁。ABafxC0PP sinaAC 第3頁/共16頁第三頁,共17頁。結(jié)論:分成偶數(shù)半波(bn b)帶為暗紋。 分成奇數(shù)半波(bn b)帶為明紋。中央明紋明紋暗紋02121221 sin),()(sin),(sinakkakka第4頁/

2、共16頁第四頁,共17頁。當(dāng)增加時(shí)光強(qiáng)的極大值迅速衰減?Ia52a32a32a520sin第5頁/共16頁第五頁,共17頁。 sin220IIA )sin(bb為狹縫(xi fn)的寬度,為單色光的波長(zhǎng),當(dāng)=0時(shí),光強(qiáng)最大,稱為主極大,主極大的強(qiáng)度決定于光強(qiáng)的強(qiáng)度和縫的寬度。 衍射(ynsh)條紋的光強(qiáng):第6頁/共16頁第六頁,共17頁。e-Ne夫瑯禾費(fèi)單縫衍射的簡(jiǎn)化(jinhu)裝置第7頁/共16頁第七頁,共17頁。Dx/tansinxDKb/1.測(cè)量單縫到光電池的距離D,用卷尺測(cè)取相應(yīng)移動(dòng)座間的距離即可;2.從分布曲線可得各級(jí)衍射暗條紋(tio wn)到明條紋(tio wn)中心的距離xk

3、,求出同級(jí)距離xk的平均值,將xk和D值代入公式,計(jì)算出單縫寬度,用不同級(jí)數(shù)的結(jié)果計(jì)算b的平均值。選擇選擇(xunz)暗暗條紋條紋第8頁/共16頁第八頁,共17頁。 二、實(shí)驗(yàn)(shyn)儀器調(diào)試及縫寬測(cè)量1、WJF型數(shù)字式檢流計(jì)調(diào)試開機(jī)預(yù)熱調(diào)零選擇量程檔位測(cè)量時(shí)衰減旋鈕旋至校準(zhǔn)位置。2、測(cè)量單縫衍射一維光強(qiáng)分布隨位置x的關(guān)系按圖4-5-3搭好實(shí)驗(yàn)裝置;調(diào)節(jié)二維調(diào)節(jié)架,調(diào)節(jié)狹縫寬度,使其在小孔屏上形成良好的衍射光斑;調(diào)整一維光強(qiáng)測(cè)量裝置,使光電探頭中心與衍射光斑同高度;檢查光闌是否在豎直方向一般要手動(dòng)調(diào)節(jié);開始測(cè)量,以等間隔步距測(cè)量,特別注意衍射光強(qiáng)最小及最大對(duì)應(yīng)的x值;繪制衍射光強(qiáng)I/I0與位

4、置坐標(biāo)x的關(guān)系曲線。3、根據(jù)圖中數(shù)據(jù)(shj)計(jì)算單縫寬度b用米尺測(cè)量光電接收器距離狹縫的距離D;根據(jù)b=kD/x計(jì)算單峰寬度。第9頁/共16頁第九頁,共17頁。 三、思考題 (1)-(3)第10頁/共16頁第十頁,共17頁。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)(shyn)(shyn)九九 固體介質(zhì)折射率的測(cè)量固體介質(zhì)折射率的測(cè)量第11頁/共16頁第十一頁,共17頁。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)偏振光基本知識(shí)。確定入射激光的偏振面和偏振片的偏振方向(fngxing),并能調(diào)節(jié)出平行入射面或垂直入射面的偏振光;2.用布儒斯特定律測(cè)定玻璃的折射率。關(guān)于折射率測(cè)量的實(shí)驗(yàn)方法關(guān)于折射率測(cè)量的實(shí)驗(yàn)方法固體固體(gt)(gt)、液、液體體牛頓環(huán)

5、、分光計(jì)牛頓環(huán)、分光計(jì)棱脊分束、最小偏向角法、棱脊分束、最小偏向角法、邁克爾遜干涉儀、高精度法布里邁克爾遜干涉儀、高精度法布里- -玻羅干涉儀等。玻羅干涉儀等。第12頁/共16頁第十二頁,共17頁。實(shí)驗(yàn)(shyn)原理ts i ns i nin9 0rtsinsinsinsinsin(90)costaniiitrrin當(dāng)一束自然光從空氣當(dāng)一束自然光從空氣(kngq)入射入射到折射率為到折射率為n的玻璃表面時(shí),反射的玻璃表面時(shí),反射光與折射光都是部分偏振光。由光與折射光都是部分偏振光。由圖根據(jù)反射定律和折射定律可得,圖根據(jù)反射定律和折射定律可得,i=r。如果入射角如果入射角i滿足下式:滿足下式:

6、tani=n ,則反射光成為完全的平面偏振光,其振動(dòng),則反射光成為完全的平面偏振光,其振動(dòng)(zhndng)方向垂直于入射面,這個(gè)入射角就是布儒斯特角。方向垂直于入射面,這個(gè)入射角就是布儒斯特角。Er/Ei=tg(i-t)/tg(i+t)第13頁/共16頁第十三頁,共17頁。實(shí)驗(yàn)(shyn)步驟1 1確定入射光的偏振面確定入射光的偏振面-具體實(shí)驗(yàn)時(shí)可以省略此步。具體實(shí)驗(yàn)時(shí)可以省略此步。(a a)測(cè)定半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的激光束和偏振片兩者的相對(duì)取向(即半導(dǎo)體激光)測(cè)定半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的激光束和偏振片兩者的相對(duì)取向(即半導(dǎo)體激光器轉(zhuǎn)盤和偏振片轉(zhuǎn)盤位置角度讀數(shù)差)以使得偏振片與激光最強(qiáng)的偏振方向一致。器

7、轉(zhuǎn)盤和偏振片轉(zhuǎn)盤位置角度讀數(shù)差)以使得偏振片與激光最強(qiáng)的偏振方向一致。在以下測(cè)量中,將偏振片和激光器當(dāng)作一個(gè)在以下測(cè)量中,將偏振片和激光器當(dāng)作一個(gè)(y )(y )系統(tǒng),需要旋轉(zhuǎn)時(shí)一起轉(zhuǎn)。系統(tǒng),需要旋轉(zhuǎn)時(shí)一起轉(zhuǎn)。 激光器角度激光器角度/ /偏振片角度偏振片角度/ /光功率光功率/ /W W相對(duì)取向相對(duì)取向/ /0 0(b)利用利用n=1.51樣品,調(diào)節(jié)入射角樣品,調(diào)節(jié)入射角B=arctan(1.51)=56.5,同步調(diào)節(jié)激光及偏振片的度數(shù),使得反射,同步調(diào)節(jié)激光及偏振片的度數(shù),使得反射光對(duì)應(yīng)光對(duì)應(yīng)(duyng)的光功率計(jì)顯示最小值,此時(shí)入射到樣品的光只存在的光功率計(jì)顯示最小值,此時(shí)入射到樣品的光

8、只存在P分量。分量。 偏振系統(tǒng)轉(zhuǎn)角偏振系統(tǒng)轉(zhuǎn)角/ /0 010102020180180反射光功率反射光功率/W/W第14頁/共16頁第十四頁,共17頁。根據(jù)確定的P P分量(fn ling)(fn ling)對(duì)應(yīng)的偏振系統(tǒng)轉(zhuǎn)角,測(cè)量樣品的布儒斯特角。入射角入射角/51525354555657585960光功率光功率/W W確定樣品(yngpn)的布儒斯特角B,計(jì)算其折射率n,并求其相對(duì)誤差。2.2.測(cè)量測(cè)量(cling)(cling)半導(dǎo)體硅片材料的折射率半導(dǎo)體硅片材料的折射率n n。B=arctan(1.51)=56.5 思考題:總結(jié)本實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵操作。第15頁/共16頁第十五頁,共17頁。謝謝您的觀看(gunkn)!第16頁/共16頁第十六頁,共17頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)光源。 夫瑯和費(fèi)衍射。開機(jī)預(yù)熱調(diào)零選擇量程檔位測(cè)量時(shí)衰減旋鈕旋至校準(zhǔn)(jio zhn)位置。按圖4-5-3搭好實(shí)驗(yàn)裝置。檢查光闌是否在豎直方向一般要

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