實(shí)驗(yàn)七 光的衍射實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)七 光的衍射實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 觀察夫朗和費(fèi)衍射圖樣及演算單縫衍射公式；2. 觀察夫朗和費(fèi)圓孔衍射圖樣；二、實(shí)驗(yàn)原理平行光通過(guò)狹縫時(shí)產(chǎn)生的衍射條紋定位于無(wú)窮遠(yuǎn)，稱作夫朗和費(fèi)單縫衍射。它的衍射圖樣比較簡(jiǎn)單，便于用菲涅耳半波帶法計(jì)算各級(jí)加強(qiáng)和減弱的位置。設(shè)狹縫AB的寬度為（如圖1，其中把縫寬放大了約百倍），入射光波長(zhǎng)為，圖1O點(diǎn)是縫寬的中點(diǎn)，OP0是AB面的法線方向。AB波陣面上大量子波發(fā)出的平行于該方向的光線經(jīng)透鏡L會(huì)聚于P0點(diǎn)，這部分光波因相位相同而得到加強(qiáng)。就AB波陣面均分為AO、BO兩個(gè)波陣面而言，若從每個(gè)波帶上對(duì)應(yīng)的子波源發(fā)出的子波光線到達(dá)P0點(diǎn)時(shí)光程差為/2，此處的光波因干涉相消

2、成為暗點(diǎn)，屏幕上出現(xiàn)暗條紋。如此討論，隨著角的增大，單縫波面被分為更多個(gè)偶數(shù)波帶時(shí)，屏幕上會(huì)有另外一些暗條紋出現(xiàn)。若波帶數(shù)為奇數(shù)，則有一些次級(jí)子波在屏上別的一些位置相干出現(xiàn)亮條紋。若波帶為非整數(shù)，則有明暗相間的干涉結(jié)果?？傊?，當(dāng)衍射光滿足： （）時(shí)產(chǎn)生暗條紋；當(dāng)滿足： （）時(shí)產(chǎn)生明條紋。在使用普通單色光源的情況下（本實(shí)驗(yàn)使用鈉燈），滿足上述原理要求的實(shí)驗(yàn)裝置一般都需要在衍射狹縫前后各放置一個(gè)透鏡。但是一種近似的方法也是可行的，就是使光源和觀測(cè)屏距衍射縫都處在“遠(yuǎn)區(qū)”位置。用一個(gè)長(zhǎng)焦距的凸透鏡L使狹縫光源SP1成像于觀測(cè)屏S上（如圖2），其中S與SP1的距離稍大于四倍焦距，透鏡大致在這個(gè)距離中間

3、，在僅靠L安放一個(gè)衍射狹縫SP2，屏S上即出現(xiàn)夫朗和費(fèi)衍射條紋。圖2設(shè)狹縫SP2與觀測(cè)屏S的距離為b，第k級(jí)亮條紋與衍射圖樣中心的距離為xk則 由于角極小，因而。又因?yàn)檠苌鋱D樣中心位置不易準(zhǔn)確測(cè)定，所以一般是量出兩條同級(jí)條紋間的距離2xk。由產(chǎn)生明條紋的公式可知： 由此可見(jiàn)，為了求得入射光波長(zhǎng)，須測(cè)量，a和b三個(gè)量。三、 實(shí)驗(yàn)儀器(1) 鈉光燈(2) 單面可調(diào)狹縫： SZ-22(3) 凸透鏡L1： f=50mm(4) 二維調(diào)整架： SZ-07(5) 單面可調(diào)狹縫： SZ-22(6) 凸透鏡L2： f=70mm(7) 二維調(diào)整架： SZ-07(8) 測(cè)微目鏡Le（去掉其物鏡頭的讀數(shù)顯微鏡）(9)

4、 讀數(shù)顯微鏡架 : SZ-38(10) 滑座： TH70YZ(11) 滑座： TH70Z(12) 滑座： TH70Z(13) 滑座： TH70四、儀器實(shí)物圖及原理圖圖3 儀器實(shí)物圖及原理圖五、實(shí)驗(yàn)步驟(1) 把鈉燈光通過(guò)透鏡聚焦到單縫上成為縫光源。再把所有器件按圖十的順序擺放在導(dǎo)軌上，調(diào)至共軸。其中小孔（=1mm）和測(cè)微目鏡之間的距離必須保證滿足遠(yuǎn)場(chǎng)條件。（圖中數(shù)據(jù)均為參考數(shù)據(jù)）(2) 調(diào)節(jié)焦距為70的透鏡直至能在測(cè)微目鏡中看到衍射條紋。如果無(wú)條紋，可以調(diào)節(jié)小孔的大小，直到找到合適的小孔為止。(3) 仔細(xì)調(diào)節(jié)狹縫的寬度，直到目鏡視場(chǎng)內(nèi)的中央條紋兩側(cè)各有可見(jiàn)度較好的3，4條亮紋。記錄單縫和測(cè)微目

5、鏡的位置，計(jì)算出兩者間的距離b。(4) 讀出狹縫寬度a，并且記錄下來(lái)六、數(shù)據(jù)處理為了便于計(jì)算波長(zhǎng)可以設(shè)，且 2xk為兩條同級(jí)條紋間的距離選不同的級(jí)次k，求出z值，求平均，再計(jì)算 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：a=0.152mm b=840-560=280mm=0.5mm =0.7mm =0.9mm計(jì)算得=0.1667 =0.14 =0.143 =0.1499=81.37nm實(shí)驗(yàn)圖片八、圓孔衍射將單縫換成圓孔，觀察衍射條紋，用測(cè)微目鏡測(cè)出艾里斑的直徑e，由已知衍射小孔直徑d=1mm，焦距f=70mm，可驗(yàn)證公式的正確性（其中為孔的半徑），本實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)環(huán)境很暗。.+注：多孔架的8孔大小分別為：0.10mm，0.15mm，0.20mm，0.30mm，0.50mm，0.60mm，1.0mm，2.0mm。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：測(cè)量值e=0.091mm計(jì)算值為f=1.22=0.099064mm現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)圖片通過(guò)做實(shí)驗(yàn)，我認(rèn)為光的衍射現(xiàn)象觀察的影響因素分析的衍射應(yīng)用有以下幾個(gè)應(yīng)用方向：1)普遍應(yīng)用于光譜分析領(lǐng)域，比如說(shuō)衍射光柵光譜儀等。2）應(yīng)用于衍射