實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁(yè)眉頁(yè)腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除，謝謝！實(shí)驗(yàn)日期：2014年11月24-25日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.干涉的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?)組裝調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀，觀察點(diǎn)光源產(chǎn)生的非定域等厚、等傾干涉條紋記錄。2)觀察干涉條紋反襯度隨光程差變化。了解光源干涉長(zhǎng)度的意義，檢查防震臺(tái)穩(wěn)定性。3)比較平面波和球面波產(chǎn)生干涉條紋的區(qū)別。2.衍射的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?)驗(yàn)證夫瑯禾費(fèi)衍射圖樣的若干規(guī)律。2)掌握測(cè)量利用光電元件測(cè)量光強(qiáng)的方法。3)用Matlab模擬夫瑯禾費(fèi)衍射現(xiàn)象。二、實(shí)驗(yàn)儀器1.干涉實(shí)驗(yàn)儀器He-Ne激光器，反射鏡，衰減器，分光光楔，擴(kuò)束器，顯微物鏡鏡頭，光闌，CCD，配備相關(guān)軟件的計(jì)算機(jī)，白板。2.衍射實(shí)驗(yàn)儀器He-Ne激光器，反射鏡，雙凸透鏡，狹縫，圓孔，一維光柵，衰減器，CCD，計(jì)算機(jī)。三、基本原理1.邁克爾遜干涉儀的非定域干涉條紋鏡，形成岀射光束，這是第一光束；另一束透過(guò)分光棱鏡，到達(dá)反射鏡，經(jīng)過(guò)反的重疊區(qū)域放上CCD。干涉原理，如有圖所示，其中SMM為互相垂直放置12的平面反射鏡。BS為分束鏡，放在MM法線的交點(diǎn)上，并分別與M、121M成45°角。電光源S發(fā)出球面波經(jīng)BS的鍍膜層分為兩束光。這兩束光2分別經(jīng)MM反射又回到BS，在BS上透過(guò)和反射的這兩束光在BS的右12上可以看到干涉條紋。M與M平行時(shí)（及M與M相互垂直），產(chǎn)生圓2121形干涉條紋，當(dāng)M與M之間有一定小的傾角時(shí)，屏幕上的干涉條紋不再21部分）。圓心條紋中心處的光強(qiáng)取決于MM相對(duì)的距離d，即：12dIPAB當(dāng)d=k時(shí)，（k為整數(shù)），中心出現(xiàn)亮點(diǎn)；當(dāng)d=(k+1/2)時(shí),中心出dd而粗；當(dāng)d增大時(shí)，條紋變得細(xì)而密。2，撒格雷特干涉儀用分振幅法產(chǎn)生兩束光以實(shí)現(xiàn)干涉的儀器合適的平行光。這束平行光射入分光棱鏡之后分為兩束，一束由分光P。大，干涉條紋越密。3.馬赫曾德干涉儀用分振幅法產(chǎn)生雙光束以實(shí)現(xiàn)干涉的儀器方兩束光的重疊區(qū)域放上屏P。若兩束光嚴(yán)格平行，則在屏幕不出現(xiàn)干涉條紋；束光交角越大，干涉條紋越密。4.夫瑯禾費(fèi)衍射原理夫瑯禾費(fèi)衍射使光源距離衍射屏為無(wú)限遠(yuǎn)即用平面波照射衍射屏，并在無(wú)限遠(yuǎn)接收的裝置。實(shí)際上要把光源及接收屏放在離衍射屏無(wú)限遠(yuǎn)處是辦不到的。此外，根據(jù)菲涅爾近似條件和夫瑯禾費(fèi)近似條件，只要依據(jù)近似條件，觀察屏相對(duì)而言足夠遠(yuǎn)，便是夫瑯禾費(fèi)衍射。（1）夫瑯禾費(fèi)單縫衍射夫瑯禾費(fèi)單縫衍射花樣的特點(diǎn)是：衍射斑條紋方向與狹縫方向相平行，各級(jí)衍射斑沿狹縫垂直的方向分布開(kāi)。在中央具有特別明亮的亮條紋，兩側(cè)排列著一些強(qiáng)度較小的亮條紋，絕大部分光能都落在中央條紋上。相鄰的亮條紋之間有一條暗條紋，以相鄰暗條紋之間的間隔作為亮條紋的寬度，則兩側(cè)亮條紋是等寬的。而中央亮條紋的寬度是其他亮條紋的兩倍。中央亮條紋的寬度與波長(zhǎng)成正比，與狹縫寬度成反比，當(dāng)縫寬變大時(shí)，衍射分布范圍變小。0.1～0.3毫米寬），在狹縫后大于1.5米的地方放上觀察屏，就可以看到衍射條紋，這就是夫瑯禾費(fèi)衍射條紋。根據(jù)理論計(jì)算可得，垂直入射于單縫平面的平行光經(jīng)單縫衍射后光強(qiáng)分布規(guī)律為：d2II,Bx,BD02式中，d是狹縫寬，是波長(zhǎng)，D是單縫位置到光源位置的距離，x是從條紋的中心位置到測(cè)量點(diǎn)之間的距離。（2）夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射84%以上的相對(duì)低很多。的大小，即第一暗環(huán)的角半徑來(lái)衡量,=1.22/D,其中D是圓孔直徑，在衍射花樣中，亮斑與圓環(huán)的邊緣都很不清晰，是緩慢變化的。光強(qiáng)衍射花樣的線度大不相同。衍射光強(qiáng)分布函數(shù)：2Jx2II10x四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1.調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀（1為平行光，調(diào)節(jié)反射鏡及分束鏡仰角，使鏡面垂直于光束。（2）觀察非定域干涉條紋，按照光路圖搭建好光路，首先MM與BS12MMM（或M1212（3）觀察條紋反襯度隨光程差的變化。移動(dòng)M（或M）以改變一束1光的光程，觀察條紋反襯度的變化，估算相干長(zhǎng)度。22.調(diào)節(jié)薩格奈特干涉儀在邁克爾遜干涉儀的光路中，直接加入一個(gè)全反射鏡，調(diào)節(jié)三個(gè)反射鏡的角度，使兩束光最后在CCD面板上重合?；静襟E四步：（1）調(diào)光束高度及水平；（2）調(diào)平行光；（3）搭光路，量光程；（4）調(diào)兩光斑的重合。內(nèi)容：（1）記錄實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)和顯示圖。（2觀察實(shí)驗(yàn)臺(tái)的穩(wěn)定性。（3）移動(dòng)任意一塊反射鏡，以改變光束方向，一直到干涉條紋消失，觀察其靈敏度。3.調(diào)節(jié)馬赫曾德干涉儀在薩格奈特干涉儀的光路中，將加入的全反射鏡替換為一個(gè)分光束CCD面板上重合。內(nèi)容：記錄實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)和顯示圖。4.調(diào)節(jié)夫瑯禾費(fèi)衍射裝置（1）夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射裝置調(diào)節(jié)按如下圖的光路搭建光路。實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)圓孔的孔徑大小，觀察衍射條紋的變化。（2）夫瑯禾費(fèi)單縫衍射裝置調(diào)節(jié)夫瑯禾費(fèi)單縫衍射裝置的調(diào)節(jié)是將上述圓孔衍射裝置的擴(kuò)束器去掉，同時(shí)將圓孔替換為單縫，即完成夫瑯禾費(fèi)單縫衍射裝置的調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)中，改變縫寬，觀察條紋的變化，并記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)和條紋現(xiàn)象。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論1.邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論邁克爾遜干涉儀實(shí)物搭建：圖1圖）圖）圖經(jīng)組裝好的光路所得平面波與球面波形呈現(xiàn)的都很清晰，實(shí)驗(yàn)很成功。但是我們?cè)谶@個(gè)實(shí)驗(yàn)中浪費(fèi)了很長(zhǎng)時(shí)間，原因無(wú)它，就是因?yàn)閷?duì)實(shí)驗(yàn)理解上出現(xiàn)了偏差，一度在平面波干涉圖樣中尋找環(huán)形圖樣，費(fèi)時(shí)很1是M1與M2’距離很小時(shí)，得到的干涉圖樣，比較清晰。當(dāng)改變距離后得到1.2(b)所示的圖樣。比較兩圖，可以看出，變化后，條紋變密且變細(xì)。在光路中的加入一個(gè)傅里葉透鏡得到球面波的干涉圖樣，如圖1.3所示。2.薩格奈特干涉儀實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖圖經(jīng)過(guò)第一次的教訓(xùn)，我們認(rèn)真的閱讀了實(shí)驗(yàn)原理，很順利的完成了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。3.馬赫曾德干涉實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖圖應(yīng)該是條紋太密集的原因，圖3.1右圖所示就是放大之后的結(jié)果。4.夫瑯禾費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)結(jié)果(1)夫瑯禾費(fèi)單縫衍射圖圖有規(guī)律可尋的?？p越窄條紋越寬，但是亮度變暗。（2）夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射圖CCD里面固件構(gòu)造有關(guān)，也可能是放大鏡中存在的問(wèn)題七、Matlab模擬夫瑯禾費(fèi)衍射1.Matlab模擬夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射clearallclcN=256;circle=zeros(N,N);[m,n]=meshgrid(linspace(-N/2,N/2-1,N));r=5;a=0;b=0;%確定圓孔的圓心位置D=((m+a).^2+(n+b).^2).^(1/2);I=find(D<r);circle(I)=1;figure(3)imshow(circle);%顯示這個(gè)圓孔f1=fft2(circle);f2=abs(f1);f3=fftshift(f2);figure(4)imshow(f3,[]);在一個(gè)256*256的屏上，開(kāi)一個(gè)半徑為5的圓孔，得結(jié)果如下：圖2.Matlab模擬夫瑯禾費(fèi)單縫衍射clearallclcSlit=zeros(256,256);%建立一個(gè)256*256的空矩陣Slit(10:246,122:134)=1;%在空矩陣中開(kāi)一個(gè)寬為12的單縫imshow(Slit);%顯示這個(gè)孔f1=fft2(Slit);f2=abs(f1);f3=fftshift(f2);figureimshow(f3,[]);在一個(gè)256*256的屏上，開(kāi)一個(gè)縫寬為12的縫，結(jié)果如下：圖3.Matlab模擬夫瑯禾費(fèi)矩形孔衍射clearallclcRect=zeros(256,256);%建立一個(gè)256*256的空矩陣Rect(123.5:132.5,123.5:132.5)=1;%在空矩陣中開(kāi)一個(gè)101*101的方孔imshow(Rect);%顯示這個(gè)孔f1=fft2(Rect);f2=abs(f1);f3=fftshift(f2);figureimshow(f3,[]);在一個(gè)256*256的屏上，開(kāi)一個(gè)邊長(zhǎng)為5的矩形孔，衍射結(jié)果如下：圖八、實(shí)驗(yàn)思考題回答1.分析、總結(jié)干涉實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的搭建技巧答：（1）在搭建的過(guò)程中，首先是準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)所需的光學(xué)器件。（2）其次，對(duì)所用的光學(xué)器件根據(jù)激光束的岀射高度進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)整。（3）一定要調(diào)節(jié)平行光，在調(diào)節(jié)時(shí)，要同時(shí)微調(diào)兩個(gè)反射面。（4在所要照射的面前，觀察光束。2.對(duì)于邁克爾遜干涉系統(tǒng)，使用平行光與點(diǎn)光源生成的干涉條紋有什么區(qū)別？答：平行光生成的條紋更清晰，且條紋為圓條紋。點(diǎn)光源生成的條紋不是圓條紋，因?yàn)?，入射光有一定的傾角。3.這三種干涉系統(tǒng)中，干涉條紋的粗細(xì)與什么因素有關(guān)，請(qǐng)分析。當(dāng)距離增加時(shí)條紋變細(xì)；反之，當(dāng)距離減小時(shí)，條紋變粗。（2）薩格奈特干涉儀：條紋的粗細(xì)和兩束光的交角有關(guān)，交角越大，干涉條紋越密。（3）馬赫-曾德干涉儀：條紋的粗細(xì)和兩束光的交角有關(guān)，交角越大，干涉條紋越密。4.那么這個(gè)距離差是否可以任意調(diào)節(jié)？為什么？答：不能任意調(diào)節(jié)。因?yàn)榧す怆m然是單色光，但并不是絕對(duì)的單色光，所以，存在一個(gè)相干長(zhǎng)度，使兩個(gè)反射鏡的距離差在相干長(zhǎng)度以內(nèi)，會(huì)得到很好的干涉圖樣，如果比相干長(zhǎng)度大很多，得到的干涉圖樣就很模糊。5.請(qǐng)問(wèn)你在實(shí)驗(yàn)中遇到什么問(wèn)題，解決的方法是什么？答：（1）由于實(shí)驗(yàn)中需要調(diào)節(jié)平面鏡為45°角，因?yàn)闆](méi)有專(zhuān)門(mén)的儀器輔助調(diào)節(jié)，所以，我們根據(jù)光學(xué)平臺(tái)上的孔，對(duì)角線是45°來(lái)調(diào)節(jié)。（2作用，從而是衍射圖像上出現(xiàn)本不應(yīng)該出現(xiàn)的亮點(diǎn)，干擾實(shí)驗(yàn)。解決的方法是，找到發(fā)射光源后，利用一個(gè)鏡面把它反射到其他地方。6.什么叫光的