單縫衍射試驗試驗報告

1、單縫衍射實驗、實驗?zāi)康? .觀察單縫衍射現(xiàn)象，了解其特點(diǎn)。2 .測量單縫衍射時的相對光強(qiáng)分布。3 .利用光強(qiáng)分布圖形計算單縫寬度。二、實驗儀器He-Ne激光器、衍射狹縫、光具座、白屏、光電探頭、光功率計。三、實驗原理波長為入的單色平行光垂直照射到單縫上，在接收屏上，將得到單縫衍射圖樣，即一組平行于狹縫的明暗相間條紋。單縫衍射圖樣的暗紋中心滿足條件：,1式中，x為暗紋中心在接收屏上的x軸坐標(biāo)，f為單縫到接收屏的距離；a為單縫的寬度，暗紋級數(shù)。在土1級暗紋間為中央明條紋。中間明條紋最亮，其寬度約為其他明紋寬度的兩倍。實驗裝置示意圖如圖1所示。例光整狹鏈光電探頭ULJDDOQD電流放大器圖1實驗裝置

2、示意圖光電探頭（即硅光電池探測器）是光電轉(zhuǎn)換元件。當(dāng)光照射到光電探頭表面時在光電探頭的上下兩表面產(chǎn)生電勢差A(yù)U,AU的大小與入射光強(qiáng)成線性關(guān)系。光電探頭與光電流放大器連接形成回路，回路中電流的大小與AU成正比。因此，通過電流的大小就可以反映出入射到光電探頭的光強(qiáng)大小。四、實驗內(nèi)容1 .觀察單縫衍射的衍射圖形;2 .測定單縫衍射的光強(qiáng)分布；3 .利用光強(qiáng)分布圖形計算單縫寬度。五、數(shù)據(jù)處理(1)原始測量數(shù)據(jù)將光電探頭接收口移動到超過衍射圖樣一側(cè)的第3級暗紋處，記錄此處的位置讀數(shù)X(此處的位置讀數(shù)定義為0.000)及光功率計的讀數(shù)P。轉(zhuǎn)動鼓輪，每轉(zhuǎn)半圈(即光電探頭每移動0.5mm),記錄光功率測試儀

3、讀數(shù)，直到光電探頭移動到超過另一側(cè)第3級衍射暗紋處為止。實驗數(shù)據(jù)記錄如下：原始數(shù)據(jù)記最表格(P/Pmax-X)xmm)P(mvtP/PrraKOOOQ0013QQD905000011Q0Q71O0C00圈00C51S00OjOOJQ.0C32(X300.0020.0012500C.0010.0013.tX)0C.oodC.QQ33.5000C090.CQ54.000D.016D.C114cO00.022Q.DJ5X5MQ550flGODC650070007500BOOO,5009.0QC9EOO002500200013ooce0001C.Q030.012O.C270.C460.D62P/Prr

4、m001700130。四Q.0M0.0010.QQ2o.coa0.0100.C310.G42X(mm)IOOOC10500110M1150D1200D12,50013D0C135001400014500Ptnm；00710069005fi0.0320.010C.C01O.C200C810191口知P/Pmsi00480046003700210007000100130.0540.1290237.:mm)IEjGOC1E.50016.000l.50D17JOOO17,5001800013,50019.000二9500ObbO0.7S31.02S12411.4011.48914921.41D12S4

5、3，Prnar03750532069C06320939C99310000.94E3.E4C3700Xmm)20JC0020.50021.00021.50022.COO22.50023.D0023,50024.0CO24500P(mwQ31QQ575Q3B7Q2C1Q0B70.QZ3C.C01Q.TO90.C3CQ.C&305430SB5D1250053CCInC0O1.00061C2Ci晚X25,0002550026,00026.5EXJ27coer27,50023.D0C23,50029,000、口Rmw)0068007100630.0470.0290.0130.0030.001Q.C050

6、.012P/Pmai00d60048D0d20.0320.019C.C09C.C-020.0010.CO30.CO8X(mm)30,0003G.5DO31.QM3150032.CQ0325OG33.D0033,50034000345C0Rmw002000250026002200160.0100C0400010.0050009P/Pmax001300170.0170.0150.0110.007C.003OCOL0.CO30.CO5將表格數(shù)據(jù)由matlab擬合曲線如下:X/mmP/PmaxP/PlIldK-X擬合曲線T金勺W疝*1口力學(xué)卜”14til；工仁1:占IXIJM修理土ItNJ刁力一生府4

7、2”占功Q上力學(xué)5ESZl工MM,黃乂&MXEKW1星不二SJEM4V14的士自力lE超M4番KUH(2)根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，計算單縫的寬度。衍射狹縫在光具座上的位置L1=21.20cm.光電探測頭測量底架座L2=92.00cm.千分尺測得狹縫寬度d=0.091mm.光電探頭接收口到測量座底座的距離f=6.00cm.則單縫到光電探頭接收口距離為f=L2-L1+f=92.00cm21.20cm+6.00cm=76.80cm.由擬合曲線可讀得下表各級暗紋距離:各級暗紋士1級暗紋士2級暗紋士3級暗紋距離/mm10.50021.50031.200單縫寬度/mm0.0930.0900.093單縫寬度計算過程

8、：因為入=632.8nm.由d=2kfA/Xi,得d1=(2*1*768*632.8*10A-6)/10.500mm=0.093mm.d2=(2*2*768*632.8*10A-6)/21.500mm=0.090mm.d3=(2*3*768*632.8*10A-6)/31.200mm=0.093mm.d=(d1+d2+d3)/3=(0.093+0.090+0.093)/3mm=0.0920mm相對誤差Er=(|d-d|/d)*100%=1.1%.六、誤差分析1.1%的誤差比較小，微小誤差產(chǎn)生的原因有：1、L1、L2、d均存在讀取的偶然誤差。2、在轉(zhuǎn)動鼓輪移動光電探頭時，每次移動距離與0.5mm

9、間存在一定偶然誤差。3、根據(jù)擬合曲線讀取的暗紋距離存在讀取誤差。4、光電探頭與光功率計本身存在系統(tǒng)誤差，使得讀取功率示數(shù)存在一定誤差。5、真實環(huán)境下操作時可能有自然光的干擾，導(dǎo)致光功率計的數(shù)據(jù)有一定偏差。七、實驗總結(jié)1、實驗結(jié)果顯示的相對光強(qiáng)分布表明，波長為入的單色平行光垂直照射到單縫上，在接收屏上，得到的單縫衍射圖樣是一組平行于狹縫的明暗相間條紋。單縫衍射圖樣的暗紋中心滿足條件：/=二一九/（K.）式中，x為暗紋中心在接收屏上的x軸坐標(biāo)，f為單縫到接收屏的距離；a為單縫的寬度，k為暗紋級數(shù)。在土1級暗紋間為中央明條紋。中間明條紋最亮，其寬度約為其他明紋寬度的兩倍。2、由波形圖可以很直觀地看出

10、，中央主級大光強(qiáng)最大值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他主級大的光強(qiáng)最大值，又主極大依次向外，各級主極大光強(qiáng)最大值逐漸減小。八、原始數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理過程（拍照之后粘貼在下方）（無此項實驗無效，不給成績）見下兩頁/(mm)X5m)Xsm)尸E2)l?f。葉98008，/f。中黨表死X(mm)77W018gol&IR,。8“3I肉卜用。IM1，.。8iVJool6316曲I7一6193l至，卜峙71*TN0田Jg皿8PZO.JOO如p割加I叫OXI。PJir75/5m)產(chǎn)出川)M8。0.呵2JW。叼2?JgoM26x0。6j。、四7“OW止2&*R2g.QC2,.W002iQ.PlJCOO%。aoof5包2/CM)F(m0QZJojco9。2$?l.0026JryooJ2coo3-i.foo；3COO)9Tm。1&%。O.OOQ09。1ygJ.QOO/J82。2ggJ.oo4.5nos：a。o。,o，ck4o.qo2。8e7.v#a。夕aoi64#R，“。6.80、Qlt0