單縫衍射光強分布試驗報告

1、單縫衍射光強分布實驗報告單縫衍射光強分布【實驗目的】1 .定性觀察單縫衍射現(xiàn)象和其特點。2 .學會用光電元件測量單縫衍射光強分布，并且繪制曲線【實驗儀器】儀器名稱光學導軌激光器接收器數(shù)字式檢流計衍射物1型號【實驗原理】光波遇到障礙時，波前受到限制而進入障礙后方的陰影區(qū)，稱為衍射。衍射分為兩類：一類是中場衍射，指光源與觀察屏據衍射物為有限遠時產生的衍射，稱菲涅爾衍射;一類是遠場衍射，指光源與接收屏距衍射物相當于無限遠時所產生的衍射，叫夫瑯禾費衍射，它就是平行光通過障礙的衍射。夫瑯禾費單縫衍射光強？產穿其中？?=巨消a為縫寬,?為衍射角，入為入射光波長。上圖中？為衍射角，a為縫寬【實驗內容】（-）

2、定性觀察衍射現(xiàn)象1 .按激光器、衍射板、接收器（屏）的順序在光節(jié)學導軌上放置儀器，調節(jié)光路，保證等高共軸。衍射板與接收器的間距不小于1m。2 .觀察不同形狀衍射物的衍射圖樣，記錄其特點。（二）測量單縫衍射光強分布曲線1 .選擇一個單縫，記錄縫寬，測量-2到+2級條紋的光強分布。要求至少測30個數(shù)據點。2 .測量縫到屏的距離L。3 .以sin。為橫坐標，1/1。為縱坐標繪制曲線，在同一張圖中繪出理論曲線，做比較?！緦嶒灢襟E】L擺好實驗儀器，布置光路如下圖順序為激光器一狹縫一接收器一數(shù)字檢流計，其中狹縫與出光口的距離不大于10cm,狹縫與接收器的距離不小于1mi2 .調節(jié)激光器水平，即可拿一張紙片

3、，對準接收器的中心，記下位置，然后打開激光器，沿導軌移動紙片，使激光器的光點一直打紙片所記位置，即光線打過來的高度要一致。3 .再調節(jié)各光學元件等高共軸，先粗調，即用眼睛觀察，使得各個元件等高；再細調，用尺子量取它們的高度（狹縫的高度，激光器出光口的高度，接收器的中心），調節(jié)升降旋鈕使其等高，隨后用一紙片，接到光源發(fā)出的光，以其上的光斑位置作為參照，依次移動到各個元件前，調節(jié)他們的左右（即調節(jié)接收器底座的平移螺桿，狹縫底座的平移螺桿）高低，使光線恰好垂直照到元件的中心。4,調節(jié)狹縫寬度，使光束穿過，可見衍射條紋，調節(jié)寬度，使條紋中心亮紋的寬度約為5mm且使得條紋最亮，而數(shù)字檢流計的讀數(shù)最大，經

4、過上述調節(jié)后，上述任何一個旋鈕的改變都會使讀數(shù)變小。5 .測量光強，先遮住接收器的光探頭，選擇合適的檔位，并對讀數(shù)進行調零，（若不能調零，則記下該處誤差，在得到實驗數(shù)據后減去），若在測量過程中需要換擋，則換擋需要調零。調節(jié)接收器底座的平移螺桿，觀察檢流計的讀數(shù)，能夠觀察到第三暗紋的出現(xiàn)，單方向轉動手輪，沿x方向每次轉動，從左側第三級暗條紋一直測到右邊第三級暗紋，記錄光電流大小和坐標位置。6 .記錄縫寬和測量縫到光探頭的距離。【注意事項】(1)縫與接收器間距應滿足遠場衍射條件。(2)記錄光強時需要固定縫寬。(3)微電流計選擇適當?shù)臋n位。(4)不要錯過每一級的最亮點與最暗點.(5)測量過程中接收器

5、要保持只向一個方向移動，避免空轉.(6)注意同時記錄光電流值和相應的位置【實驗記錄】一、定性觀察衍射現(xiàn)象1 .細絲衍射在給定的細絲寬度的條件下，衍射條紋有以下特點：中間暗條紋隨著級數(shù)的增大，條紋間距減小(很微弱)，亮度變暗，寬度也同時減小。在細絲寬度減小時，條紋寬度變大，相鄰的條紋間距也變大，并且亮度變暗。2 .單縫衍射在變定縫寬的情況下，中間是亮條紋，亮度最大并且條紋最寬，相鄰兩條紋間距相同，隨著條紋級數(shù)增大，亮度減小且寬度也減小為中間亮條紋的二分之一。隨著縫寬度的增大，條紋寬度減小，亮度增大，間距變小。二、單縫衍射光強分布曲線1 .實驗數(shù)據記錄狹縫寬度a：0.476mm單縫與接收器的距離L

6、:1396mm由于衍射角很小，？?=?二?2 .光強記錄(附圖)【數(shù)據處理】(1) 光強分布曲線(2) 相對誤差(3)誤差分析1 .接收屏上的中間亮條紋與置物軌的軸的位置存在細小偏差，可能未完全做到在同一直線上，使得條紋位置與衍射物和接收屏距離之比無法近似衍射角(在衍射角十分小的情況下)。2 .實驗儀器的準確度：實驗中用于測量光強分布的儀器在選擇量程時根據出現(xiàn)最大值選擇的合適量程為最大量程200林A;但是因為量程范圍不斷增大增大，使得小數(shù)點后的精確位數(shù)減少，在測后幾級亮條紋及暗條紋時，由于光強過小，導致測出數(shù)據的準確度不高，測得的數(shù)據可能不完全準確3 .在實驗室有光的條件下，存在其他雜光的干擾

7、，使得實驗數(shù)據不夠精確。4 .可能還有實驗中的一些錯誤操作，在測量光強分布時，應該從左邊第二級明條紋到右邊第二條明條紋，在該過程中，轉動滾輪的方向發(fā)生變化會影響測的數(shù)據的準確度。【總結，反思與討論】(1)總結：1.各級最大值光強不相同，中央最大值的光強最大，其他各級明條紋的最大值都遠少于中央明條紋最大值的光強。并且隨著級數(shù)的增加瞬間減少，第一級的最大值要遠遠小于中央明條紋的最大值。反思：1 .在實驗開始調光路的時候，應特別注意各個光學元件的等高共軸，在有導軌存在的條件下，應該以導軌作為標準。2 .在最開始的實驗過程中，忽略了前提條件即，使中央明條紋在接收屏上的位置和衍射物以及激光源位于同一直線，使得在實驗過程中記錄的數(shù)據出現(xiàn)較大偏差，此時用位相差與衍射物與