物光實驗報告-衍射光強分布的測定

課程名稱：物理光學(xué)實驗指導(dǎo)老師：成績：_________實驗名稱：衍射光強分步的測定

實驗類型：綜合一、實驗?zāi)康暮鸵螅ū靥睿? 二、實驗內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填） 四、操作方法和實驗步驟五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理 六、實驗結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得一、實驗?zāi)康?、觀察單色光通過單縫、多縫、圓孔、雙孔、長方形孔、狹縫等圖形時的衍射現(xiàn)象，觀察光強分布的水平、垂直坐標(biāo)圖和三維圖形，了解衍射光強的分布特點2、測量單縫衍射的光強分布曲線，計算單縫寬度。二、實驗儀器WGZ型廣清分步測定儀，計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)三、實驗原理1、WGZZI型光強分布測定儀WGZ-III型光強分布測定儀的主體包括一個平直的導(dǎo)軌(2)，長度為lm,導(dǎo)軌上備有數(shù)個滑塊，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）、擴束鏡組(3)—用于將細(xì)激光束擴展為均勻?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；4）、光闌(5)—用于限制光斑大??；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光強分布測定儀采用的計算機數(shù)據(jù)處理軟件，它可對二維平面上的光強分布進行測量，并進行三維顯示。其使用說明請看電腦桌面上《WGZ-III型光強分布測定儀智能測試分析軟件使用手冊》。四、實驗內(nèi)容1、調(diào)整實驗系統(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，使衍射光能完全進入CCD;6）、開啟電腦電源，點擊“光強分布測定儀分析系統(tǒng)”便進入本軟件的主界面，進入系統(tǒng)的界面后，點擊視頻卡下的連接視頻卡項，打開一個實時采集窗口，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，使光強達(dá)到適當(dāng)?shù)膹姸?，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、測量單縫夫瑯和費衍射光強分布1）、選定一條單狹縫作為衍射元件;2）、運用光強分布智能分析軟件在電腦屏幕上顯示衍射圖像，并繪制出光強分布曲線;3）、對實驗曲線進行測量，計算狹縫寬度。3、觀察衍射圖樣將衍射板上的圖形依次移入光路，觀察光強分布的水平、垂直坐標(biāo)圖或三維圖形。4、注意事項注意激光的安全使用，避免意外傷害;注意保護CCD，不得接受強光長時間照射，以免損壞;實驗結(jié)束時，應(yīng)首先關(guān)閉激光器和CCD的電源;注意保護暴露的光學(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、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理實驗中對標(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+/-一級衍射極小點之間包含的像素點為147-（-147）=294個像素點所以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)版的尺寸，可得每個像素點所對應(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+/-一級衍射極小點之間包含的像素點計算所得的尺寸板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，對衍射光強分布有何影響?答：衍射光強分布整體平移，且中央零級光強減弱。為什么應(yīng)盡可能使衍射狹縫與CCD平行?在實驗中如何判斷是否平行?答：使得光強分布盡可能符合理論計算值，若不平行，CCD接收到的光強使得圖像不對稱。調(diào)整CCD，使得衍射圖像左右、上下對稱時，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：通過觀察夫瑯和費衍射光強分布圖，對夫瑯和費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)計算待測