單縫衍射測波長(共4頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上單縫衍射測波長通過單縫衍射實驗，可具體地觀察到單縫衍射現象，學習利用單縫衍射進行光波波長的測量，同時在實驗中掌握WDY-1型單縫衍射儀的使用方法。實驗目的1.了解單縫衍射的特點，加深對光的波動性的認識。2.學會用單縫衍射儀測量光波波長。實驗原理及方法如圖1所示，通過單縫后的衍射光經透鏡L（相當于望遠鏡的物鏡）會聚屏P上，在屏上呈現出明暗相間的單縫衍射圖像。圖1由惠更斯一菲涅耳源理可推得單縫衍射的光強分布 （1）式中a是單縫的寬度，為衍射光的波長，為衍射角。當=0時，這是衍射圖像中光強的最大值，稱為中央主極大。當，（k =0，±1，±2，±

2、3，）時，則，出現暗紋。實際上角很小，所以一般暗紋出現在處，因此，中央主極大兩側暗紋之間的角寬度為，而其它相鄰暗紋之間的角度均為。除了中央主極大之外，兩相鄰暗紋之間都有一次極強，計算得出次極強在下列位置：=0.047，0.017，0.008如圖2所示。圖2在實驗中，一般采用測量暗紋的中心位置，因為：1）暗紋的中心位置易確定2）中央亮紋兩側暗紋的中心位置呈等距離分布。在圖1中Pk是第k級暗紋的中心位置，則有 （2）在測量中一般采用測量+k與k兩級暗紋的中心位置，令，則上式可改寫為 （3）即 （4）式中l(wèi)k只有焦距f的1%左右，與相比更小，可以忽略的影響，則式（4）可簡化為如下形式 （5）測出單縫

3、寬a與中央亮紋對稱的兩條暗紋的中心們置求得lk，知道衍射級數k，望遠鏡焦距f，由望遠鏡上讀出聚焦調節(jié)量(像方截距)值，即可由式（5）算出所測單色光的波長。儀器構造及使用鈉光燈，WDY1型單縫衍射儀，讀數顯微鏡等。圖3 WDY-1型單縫衍射儀結構圖1單縫 2縫寬調節(jié)螺絲 3單縫與望遠鏡筒的緊固螺絲4讀數窗 5望遠鏡調焦螺旋 6測微手輪 7測微目鏡8望遠鏡仰角調節(jié)螺絲 9支架及底座WDY1型單縫衍射儀結構如圖3所示，相當一個加裝測微目鏡的望遠鏡，可調單縫套在望遠鏡物鏡上。如果鈉光燈距物鏡的距離可視為無限遠，則單縫衍射圖樣將呈現在物鏡的后焦平面上，望遠鏡的目鏡是一個測微目鏡，分劃板裝在目鏡的前焦平面

4、上，即單縫 衍射圖樣恰好成在分劃板上，借助分劃板上準線的移動可測出各條紋間的距離。實際上，光源不可能放在無限遠處，這時衍射圖樣不能恰好成在分劃板上。若要在分劃 板上能看到清晰的衍射圖樣，就必須稍微將物鏡前移一些，前移量由讀數窗中所示位置 讀出（=0的位置，相當于物鏡后焦平面與目鏡前焦平面重合的位置）。讀數顯微鏡的使用參閱“讀數顯微鏡及測量方法簡介”有關部分。實驗內容1.調節(jié)單縫的寬度，觀察衍射圖樣隨縫寬變化的特點。2.測量鈉黃光的波長。3.測量縫寬。將單縫置于讀數顯微鏡下測量單縫兩邊緣的位置、并計算。操作重點及難點望遠鏡的調節(jié)1.調節(jié)目鏡使分劃板上的十字叉絲清晰。2.調節(jié)單縫方向使之與鈉光燈的光窗縫平行。3.調節(jié)叉絲方向使其中一根與衍射條紋平行。4.調節(jié)望遠鏡的物鏡，使看到的衍射條紋非常清晰，此時即可記下的值。注意事項lk與縫寬a的測量都是通過測量兩個位置而確定的，并且都是通過測微手輪實現測量的，因此在lk與a的測量過程中，測微手輪只能朝一個方向旋轉，每個測量的起始位置應該在要測量的兩個位置之外（例如，要實現從向的測量，起始位置應在的左側，使得在測量位置之前，叉絲就是由左向右移動的）。設計性實驗設計一個實驗方案，用以驗證單縫寬度與中央明紋寬度之間的函數關系。預習思考題1.為什么在測量中測微手輪只能朝一個方向旋轉?如果轉過