单缝衍射光强分布的测量实验报告

实验名称：测量单缝衍射的光强分布

实验目的：

a．观察单缝衍射现象及其特点；

b．测量单缝衍射的光强分布；

c．应用单缝衍射的规律计算单缝缝宽；

实验仪器：

导轨、激光电源、激光器、单缝二维调节架、小孔屏、一维光强测量装置、WJH型数字式检流计。

实验原理和方法：

光在传播过程中遇到障碍物时将绕过障碍物，改变光的直线传播，称为光的衍射。当障碍物的大小与光的波长大得不多时，如狭缝、小孔、小圆屏、毛发、细针、金属丝等，就能观察到明显的光的衍射现象，亦即光线偏离直线路程的现象。光的衍射分为夫琅和费衍射与费涅耳衍射，亦称为远场衍射与近场衍射。本实验只研究夫琅和费衍射。理想的夫琅和费衍射，其入射光束和衍射光束均是平行光。单缝的夫琅和费衍射光路图如下图所示。

a. 理论上可以证明只要满足以下条件，单缝衍射就处于夫琅和费衍射区域：

La82或82aL

式中：a为狭缝宽度；L为狭缝与屏之间的距离；为入射光的波长。

可以对L的取值范围进行估算：实验时，若取ma4101，入射光是NeHe激光，其波长为632.80nm，cmcma26.12，所以只要取cmL20，就可满足夫琅和费衍射的远场条件。但实验证明，取cmL50，结果较为理想。

b. 根据惠更斯－费涅耳原理，可导出单缝衍射的相对光强分布规律： 20)/(sinuuII

式中： /)sin(au

暗纹条件：由上式知，暗条纹即0I出现在

/)sin(au，2，…

即暗纹条件为

kasin，1k，2k，…

明纹条件：求I为极值的各处，即可得出明纹条件。令

0)/(sin22uudud

推得 uutan

此为超越函数，同图解法求得：

0u，43.1，46.2，47.3，…

单缝衍射光强分布实验报告

标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]

单缝衍射光强分布

【实验目的】

1.定性观察单缝衍射现象和其特点。

2.学会用光电元件测量单缝衍射光强分布，并且绘制曲线。

【实验仪器】

【实验原理】

光波遇到障碍时，波前受到限制而进入障碍后方的阴影区，称为衍射。衍射分为两类：一类是中场衍射，指光源与观察屏据衍射物为有限远时产生的衍射，称菲涅尔衍射；一类是远场衍射，指光源与接收屏距衍射物相当于无限远时所产生的衍射，叫夫琅禾费衍射，它就是平行光通过障碍的衍射。

夫琅禾费单缝衍射光强I=I0(sinβ)2β2;其中β=πasinθλ；a为缝宽，θ为衍射角，λ为入射光波长。

上图中θ为衍射角，a为缝宽。

【实验内容】

（一） 定性观察衍射现象

1.按激光器、衍射板、接收器（屏）的顺序在光节学导轨上放置仪器，调节光路，保证等高共轴。衍射板与接收器的间距不小于1m。

2.观察不同形状衍射物的衍射图样，记录其特点。

（二）测量单缝衍射光强分布曲线 仪器名称 光学导轨 激光器 接收器 数字式检流计 衍射板

型号

1.选择一个单缝，记录缝宽，测量-2到+2级条纹的光强分布。要求至少测30个数据点。

2.测量缝到屏的距离L。

3.以sinθ为横坐标，I/I0为纵坐标绘制曲线，在同一张图中绘出理论曲线，做比较。

【实验步骤】

1.摆好实验仪器，布置光路如下图

顺序为激光器—狭缝—接收器—数字检流计，其中狭缝与出光口的距离不大于10cm，狭缝与接收器的距离不小于1m。

2.调节激光器水平，即可拿一张纸片，对准接收器的中心，记下位置，然后打开激光器，沿导轨移动纸片，使激光器的光点一直打纸片所记位置，即光线打过来的高度要一致。

3.再调节各光学元件等高共轴，先粗调，即用眼睛观察，使得各个元件等高；再细调，用尺子量取它们的高度(狭缝的高度，激光器出光口的高度，接收器的中心)，调节升降旋钮使其等高，随后用一纸片，接到光源发出的光，以其上的光斑位置作为参照，依次移动到各个元件前，调节他们的左右(即调节接收器底座的平移螺杆，狭缝底座的平移螺杆)高低，使光线恰好垂直照到元件的中心。

资料

.

深 圳 大 学 实 验 报 告

课程名称： 大学物理实验（一）

实验名称： 单缝衍射的光强分布

学院：

专业： 班级：

组号： 指导教师：

报告人： 学号：

实验时间： 年 月 日 星期

实验地点 科 技 楼 90

实验报告提交时间：

得分 教师签名 批改日期

资料

. 一、实验目的

１．观察单缝衍射现象及其特点；

２．测量单缝衍射的光强分布；

３．用单缝衍射的规律计算单缝缝宽；

二、实验原理：

光在传播过程中遇到障碍物时将绕过障碍物，改变光的直线传播，称为光的衍射。当障碍物的大小与光的波长大得不多时，如狭缝、小孔、小圆屏、毛发、细针、金属丝等，就能观察到明显的光的衍射现象，亦即光线偏离直线路程的现象。光的衍射分为夫琅和费衍射与费涅耳衍射，亦称为远场衍射与近场衍射。本实验只研究夫琅和费衍射。理想的夫琅和费衍射，其入射光束和衍射光束均是平行光。单缝的夫琅和费衍射光路图如下图所示。

a. 理论上可以证明只要满足以下条件，单缝衍射就处于夫琅和费衍射区域：

La82或82aL

式中：a为狭缝宽度；L为狭缝与屏之间的距离；为入射光的波长。

可以对L的取值范围进行估算：实验时，若取ma4101，入射光是NeHe激光，其波长为632.80nm，cmcma26.12，所以只要取cmL20，就可满足夫琅和费衍射的远场条件。但实验证明，取cmL50，结果较为理想。

单缝衍射光强分布

【实验目的】

1.定性观察单缝衍射现象和其特点。

2.学会用光电元件测量单缝衍射光强分布，并且绘制曲线。

【实验仪器】

【实验原理】

光波遇到障碍时，波前受到限制而进入障碍后方的阴影区，称为衍射。衍射分为两类：一类是中场衍射，指光源与观察屏据衍射物为有限远时产生的衍射，称菲涅尔衍射；一类是远场衍射，指光源与接收屏距衍射物相当于无限远时所产生的衍射，叫夫琅禾费衍射，它就是平行光通过障碍的衍射。

夫琅禾费单缝衍射光强;其中；a为缝宽，为衍射角，λ为入射光波长。

上图中为衍射角，a为缝宽。

仪器名称 光学导轨 激光器 接收器 数字式检流计 衍射板

型号 【实验内容】

（一） 定性观察衍射现象

1.按激光器、衍射板、接收器（屏）的顺序在光节学导轨上放置仪器，调节光路，保证等高共轴。衍射板与接收器的间距不小于1m。

2.观察不同形状衍射物的衍射图样，记录其特点。

（二）测量单缝衍射光强分布曲线

1.选择一个单缝，记录缝宽，测量-2到+2级条纹的光强分布。要求至少测30个数据点。

2.测量缝到屏的距离L。

3.以为横坐标，I/I0为纵坐标绘制曲线，在同一张图中绘出理论曲线，做比较。

【实验步骤】

1.摆好实验仪器，布置光路如下图

顺序为激光器—狭缝—接收器—数字检流计，其中狭缝与出光口的距离不大于10cm，狭缝与接收器的距离不小于1m。

2.调节激光器水平，即可拿一张纸片，对准接收器的中心，记下位置，然后打开激光器，沿导轨移动纸片，使激光器的光点一直打纸片所记位置，即光线打过来的高度要一致。

3.再调节各光学元件等高共轴，先粗调，即用眼睛观察，使得各个元件等高；再细调，用尺子量取它们的高度(狭缝的高度，激光器出光口的高度，接收器的中心)，调节升降旋钮使其等高，随后用一纸片，接到光源发出的光，以其上的光斑位置作为参照，依次移动到各个元件前，调节他们的左右(即调节接收器底座的平移螺杆，狭缝底座的平移螺杆)高低，使光线恰好垂直照到元件的中心。