物光實(shí)驗(yàn)報(bào)告-衍射光強(qiáng)分布的測定

課程名稱：物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師：成績：_________實(shí)驗(yàn)名稱：衍射光強(qiáng)分步的測定

實(shí)驗(yàn)類型：綜合一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿? 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填） 四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、觀察單色光通過單縫、多縫、圓孔、雙孔、長方形孔、狹縫等圖形時(shí)的衍射現(xiàn)象，觀察光強(qiáng)分布的水平、垂直坐標(biāo)圖和三維圖形，了解衍射光強(qiáng)的分布特點(diǎn)2、測量單縫衍射的光強(qiáng)分布曲線，計(jì)算單縫寬度。二、實(shí)驗(yàn)儀器WGZ型廣清分步測定儀，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)三、實(shí)驗(yàn)原理1、WGZZI型光強(qiáng)分布測定儀WGZ-III型光強(qiáng)分布測定儀的主體包括一個(gè)平直的導(dǎo)軌(2)，長度為lm,導(dǎo)軌上備有數(shù)個(gè)滑塊，滑塊上安裝著各種用途的支架，支架的高度可調(diào)，見圖1所示。光學(xué)系統(tǒng)包括:1）、激光器(1)—提供單色光源。氦氖激光波長為632.8nm；2）、擴(kuò)束鏡組(3)—用于將細(xì)激光束擴(kuò)展為均勻?qū)捁馐?）、起偏/檢偏器件(4)一利用兩片偏振片組合成光衰減器，用于減弱光強(qiáng)；4）、光闌(5)—用于限制光斑大小；5）、狹縫組(6)一有單縫、多縫、圓孔、雙孔、長方形孔、楔縫等圖形(見圖2)，用于產(chǎn)生相應(yīng)的衍射花樣，它被安裝在二維可調(diào)的微調(diào)架上(7)；6）、光屏(8)—衍射花樣直接投射在光屏上，便于觀察(用白屏)；7）、圖像采集器(CCD)(9)—用于采集衍射花樣，并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，輸入數(shù)字處理系統(tǒng)；2、智能測試分析軟件“智能測試分析軟件”是WGZ-III光強(qiáng)分布測定儀采用的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件，它可對二維平面上的光強(qiáng)分布進(jìn)行測量，并進(jìn)行三維顯示。其使用說明請看電腦桌面上《WGZ-III型光強(qiáng)分布測定儀智能測試分析軟件使用手冊》。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、調(diào)整實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)1）、按圖I所示安排系統(tǒng);2）、開啟激光器電源，調(diào)整光學(xué)元件等高同軸，光斑均勻，亮度合適;3）、選擇衍射板中的任一圖形，使產(chǎn)生衍射花樣，在白屏上清晰顯示;4）、將CCD的輸出視頻電纜接入電腦主機(jī)視頻輸入端，將白屏更換為焦距為100mm的透鏡;5）、調(diào)整透鏡位置，使衍射光能完全進(jìn)入CCD;6）、開啟電腦電源，點(diǎn)擊“光強(qiáng)分布測定儀分析系統(tǒng)”便進(jìn)入本軟件的主界面，進(jìn)入系統(tǒng)的界面后，點(diǎn)擊視頻卡下的連接視頻卡項(xiàng)，打開一個(gè)實(shí)時(shí)采集窗口，調(diào)整透鏡與CCD的離，使電腦顯示屏上能清晰顯示衍射圖樣，并調(diào)整起偏/檢偏器件組，使光強(qiáng)達(dá)到適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，將采集的圖像保存為Bmp、JPG兩種格式的圖片。7）、軟件的具體操作請看電腦桌面上《WGZ-III型光強(qiáng)分布測定儀智能測試分析軟件使用手冊》。2、測量單縫夫瑯和費(fèi)衍射光強(qiáng)分布1）、選定一條單狹縫作為衍射元件;2）、運(yùn)用光強(qiáng)分布智能分析軟件在電腦屏幕上顯示衍射圖像，并繪制出光強(qiáng)分布曲線;3）、對實(shí)驗(yàn)曲線進(jìn)行測量，計(jì)算狹縫寬度。3、觀察衍射圖樣將衍射板上的圖形依次移入光路，觀察光強(qiáng)分布的水平、垂直坐標(biāo)圖或三維圖形。4、注意事項(xiàng)注意激光的安全使用，避免意外傷害;注意保護(hù)CCD，不得接受強(qiáng)光長時(shí)間照射，以免損壞;實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)首先關(guān)閉激光器和CCD的電源;注意保護(hù)暴露的光學(xué)元件，不使污染;光學(xué)元件的夾持必須牢固、穩(wěn)定，以保證測量的順利和精確。

五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理實(shí)驗(yàn)中對標(biāo)準(zhǔn)板所觀察的單縫為單縫2，對應(yīng)的尺寸為0.04*3（寬*高），而觀察到的衍射圖像對應(yīng)的水平方向的+/-一級衍射極小點(diǎn)之間包含的像素點(diǎn)為147-（-147）=294個(gè)像素點(diǎn)所以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)版的尺寸，可得每個(gè)像素點(diǎn)所對應(yīng)得水平寬度為：0.04/294=1.36*10^-4mm由此，根據(jù)其他的縫的衍射圖，可得其對應(yīng)得尺寸大小，由圖：對應(yīng)的縫+/-一級衍射極小點(diǎn)之間包含的像素點(diǎn)計(jì)算所得的尺寸板1單縫296板1矩孔100(水平)，62（豎直）0.0136*0.0084mm(寬*高)板1方孔79（水平），72（豎直）板1圓孔730.0099mm（直徑）六、討論、心得思考題入射光束不垂直縫平面時(shí)，對衍射光強(qiáng)分布有何影響?答：衍射光強(qiáng)分布整體平移，且中央零級光強(qiáng)減弱。為什么應(yīng)盡可能使衍射狹縫與CCD平行?在實(shí)驗(yàn)中如何判斷是否平行?答：使得光強(qiáng)分布盡可能符合理論計(jì)算值，若不平行，CCD接收到的光強(qiáng)使得圖像不對稱。調(diào)整CCD，使得衍射圖像左右、上下對稱時(shí)，狹縫與CCD平行。能否用單縫衍射圖樣的極大值位置測量單縫寬度?為什么?答：不可以，次級大的位置由tanα=α來決定，而a與sinθ的乘積不是定值，所以不能用。心得：通過觀察夫瑯和費(fèi)衍射光強(qiáng)分布圖，對夫瑯和費(fèi)衍射有了更好的理解，觀察了不同形狀的狹縫所得的衍射圖樣，并利用標(biāo)準(zhǔn)板參數(shù)計(jì)算待測