光衍射相對光強分布的測量

1、實 驗姓名：班級：F0703028學號：5070309025 實驗成績：同組：實驗日期：2008/5/5指導老師：批閱日期：光衍射相對光強分布的測量【實驗目的】1掌握在光學上組裝、調(diào)整光的衍射實驗光路；觀察不同衍射元件產(chǎn)生的衍射，歸納總結(jié)單縫衍射現(xiàn)象的規(guī)律和特點；學習利用光電元件測量相對光強的實驗方法，研究單縫和雙峰衍射中相對光強的分布規(guī)律；學習微機自動控制測衍射光強分布譜和相關(guān)參數(shù)?！緦嶒炘怼?衍射光強分布譜由原理可知，單縫衍射的光強分布公式為,當 j=0 時，Ij=I0這是平行于光軸的光線會聚處亮條紋中心點的光強，是衍射圖像中光強的極大值，稱為主極大。當 asinj= kl ，k = 1

2、，2，3，則 u = k, Ij = 0, 即為暗條紋。與此衍射角對應的位置為暗條紋的中心。實際上j 角很小，因此上式可改寫成由圖 1 也可看出，k 級暗條紋對應的衍射角故由以上可知（1）亮條紋的寬度被 k = 1 的兩暗條紋的衍射角所確定，即亮條紋的角寬度為。（2）衍射角j 與縫寬 a 成反比，縫加寬時，衍射角減小，各級條紋向收縮；當縫寬 a足夠大時（al）。衍射現(xiàn)象就不顯著，以致可略去不計，從而可將光看成是沿直線的。（3）對應任意兩相鄰暗條紋，其衍射光線的夾角為，即暗條紋是以點 P0 為中心、等間隔、左右對稱地分布的。（4）位于兩相鄰暗條紋之間的是各級亮條紋，它們的寬度是亮條紋的光強最大值

3、稱為次極大。亮條紋寬度的 1/ 2。這些用衍射角表示這些次極大的位置分別為(7)與它們相應的相對光強度分別為(8)【實驗數(shù)據(jù)、結(jié)果計算】數(shù)據(jù)1、激光波長： =632.8nm2、單縫到之間的距離：L=809.0mm3、用讀數(shù)顯微鏡三組數(shù)據(jù)：狹縫的寬度:4、主極大位置：28.60mm，主極大光強：7621.85、次極大位置和相對光強值：6、暗條紋的位置及強度：K（級數(shù)）-2-1+1+2位置(mm)13.8021.2036.0043.30K（級數(shù)）-2-1+1+2位置(mm)10.5018.0039.5046.60相對強度294.5525.8469.7272.9初刻度(mm)末刻度(mm)狹縫寬度(

4、mm)0.6300.7300.1000.0110.0920.0810.7100.7950.085狹縫寬度取平均值為：0.087mm數(shù)據(jù)處理與結(jié)果比較1、極大的角寬度：21=a由波長和縫寬計算：=0.01455m=14.55mm=x+1x1=0.01701m=17.01mmL由暗條紋位置計算：22.計算暗條紋位置并與測量值對比：3.計算次極大位置和光強并與測量值對比：從上述數(shù)據(jù)看，實際測量值與理論計算值差距較小，極大角寬度、暗條紋位置、次極大位置的計算值均和測量值基本吻合。然而計算相對強度與測量相對強度存在著較大的差距，這是實驗環(huán)境的外界光所造成的?！緦嶒灲Y(jié)果中的現(xiàn)象或問題進行分析、注意事項】

5、1、實驗操作前，要仔細閱讀依次逐步進行操作要使激光的反射角垂直。提供的微機使用方法參考資料，嚴格按照規(guī)范要求，2、3、光電檢流計的底座有可能不平，做實驗前一定要將其放平。4、使用光電檢流計的時候，要注意好掃描間隔。開始時設(shè)定為 1mm 是為了節(jié)約時間，后來設(shè)定成 0.1mm 是為了增加其質(zhì)量。K（級數(shù)）-2-1+1+2計算位置(mm)10.6818.1839.0246.52測量位置(mm)10.5018.0039.5046.60計算相對強度129.11359.60359.60129.11測量相對強度294.5525.8469.7272.9K（級數(shù)）-2-1+1+2計算位置(mm)14.0521

6、.3235.8743.15測量位置(mm)13.8021.2036.0043.30相對強度167.2173.6184.8170.8平均相對強度： 174.1試驗中可能存在的誤差主要有如下幾個方面一、光路誤差 試驗的光路需要入射光水平地射入，這就需要全反射鏡相對于光線的夾角固定為 45 度。然而這在試驗中并不能夠完全保證。這就造成了衍射光左右對稱的位置的光程并不對稱，讓光強左右不等。二、測縫寬誤差 在試驗中我做的是測縫寬的部分，我第一次測量后經(jīng)過粗略計算發(fā)現(xiàn)測量值與理論值差距較大，經(jīng)過檢查我發(fā)現(xiàn)在測量時我將單縫斜著來測量寬度。這增大了最后的光縫寬度，最終影響了結(jié)果。三、現(xiàn)場光源影響 本次試驗中始

7、終沒有關(guān)閉電燈，這與我以前做的光學試驗有著較大差距，因此我最終測出的相對光強大大高于計算相對光強，而且二者相差的值比較恒定。希望以后有機會能夠親自實驗驗證這一誤差猜想。四、另外值得注意的一點是，本次試驗中所用到的計算機器材較為老舊，因此處理速度較慢，小組在試驗中采取了先認真推敲上次測量中存在，解決后再測量的方法，大大節(jié)約了試驗時間，這個方法值得在今后的試驗中推廣?！締栴}思考與】1、硅光電池前的接受狹縫的寬度，對實驗結(jié)果有何影響？實驗時，你是如何確定他的寬度的？縫寬如果過小，會使得衍射圖樣接受不完全，影響衍射圖樣的亮度。而且如果的位置發(fā)生了上下的偏差，過窄的縫寬會使得這一誤差無法被更正和調(diào)節(jié)，而使得儀器失去作用?？p寬如果過大，會使得外界燈光、陽光等的影響加大，從而影響測量。將狹縫關(guān)閉即可用激光測定其寬度。2、激光輸出的光強影響？變動，對單縫衍射圖像的光強分布曲線有無影響？具體地說由單縫衍射光強分布公式可知，2sinuI = I0 ()usinu = a相對光強及衍射角只與激光的波長以及狹縫的寬度有關(guān)，