光衍射的定量研究报告__北大物理学院普物实验报告

光的衍射实验报告光的衍射实验报告引言：光的衍射是光学中一项重要的实验，通过观察光通过狭缝或物体后的衍射现象，我们可以深入了解光的性质和行为。

本实验旨在通过实际操作，观察和分析光的衍射现象，并探讨其相关原理和应用。

实验器材：1. 激光器：用于产生单色、单一波长的光源。

2. 狭缝：用于产生狭缝衍射。

3. 物体：用于产生物体衍射。

4. 屏幕：用于接收和显示衍射光。

5. 尺子：用于测量距离和角度。

实验步骤：1. 将激光器对准屏幕，使其发出的光直接射向屏幕，形成一个明亮的点。

2. 在光路上插入一个狭缝，调整狭缝的宽度，观察光通过狭缝后在屏幕上形成的衍射图案。

3. 移动屏幕，观察不同距离下的衍射图案，记录并比较结果。

4. 将狭缝更换为物体，例如一根细线或细纱，观察光通过物体后在屏幕上形成的衍射图案。

5. 重复步骤3，记录并比较结果。

实验结果：通过实验观察，我们发现光通过狭缝或物体后会产生明暗相间的衍射图案。

狭缝衍射时，衍射图案呈现出中央亮度最高，两侧逐渐变暗的特点。

随着狭缝宽度的减小，衍射角度也逐渐增大，衍射图案的主极大和次极大之间的空隙也逐渐缩小。

物体衍射时，衍射图案呈现出物体形状的特点，例如细线衍射时形成的图案为一条亮线和两侧的暗条纹。

讨论与分析：光的衍射现象是由光的波动性质所引起的。

当光通过狭缝或物体时，波前会发生弯曲，从而形成衍射图案。

根据衍射原理，当狭缝宽度较大时，衍射角度较小，衍射图案的主极大和次极大之间的空隙较大；而当狭缝宽度较小时，衍射角度较大，衍射图案的主极大和次极大之间的空隙较小。

光的衍射现象在实际应用中有着广泛的应用。

例如，在天文学中，通过观察星光经过大气中的衍射现象，可以研究大气层的结构和性质。

在光学仪器中，利用光的衍射现象可以制造出衍射光栅，用于光谱分析和波长测量。

此外，光的衍射现象还在显微镜和望远镜等光学仪器中发挥着重要的作用。

结论：通过本次实验，我们成功观察和分析了光的衍射现象，并探讨了相关原理和应用。

光的衍射实验报告光的衍射实验报告1. 实验目的：通过光的衍射实验，观察光的衍射现象，掌握光的衍射现象和衍射规律。

2. 实验器材：光源、狭缝、屏幕、测量尺、直尺、实验台等。

3. 实验原理：光的衍射是光通过狭缝或物体的边缘时，产生一系列弯曲的波动现象。

波动现象使得光在屏幕上产生明暗相间的衍射条纹。

衍射现象基于赛吕斯定律：波动传播时，波前之一部分被障碍物遮挡，无法到达遮挡后的区域，而波动传播到障碍物较窄的开口时，光会沿着波动的特性绕射，并在背后产生衍射条纹。

4. 实验步骤：1) 将光源放在实验台上，调节光源到合适的位置和高度。

2) 将狭缝放在光源前方，使得光通过狭缝射到屏幕上。

3) 调节光源和狭缝的位置，使得从狭缝上射出的光通过狭缝上的哪个位置照射到屏幕上。

4) 观察屏幕上的衍射条纹，并用测量尺测量条纹的间距。

5) 改变狭缝的宽度，重复步骤4)，观察并记录不同宽度下的条纹间距。

5. 实验结果与分析：实验过程中观察到了明暗相间的衍射条纹，条纹的间距与狭缝的宽度相关。

当狭缝较窄时，条纹间距较宽；当狭缝较宽时，条纹间距较窄。

通过实验数据的分析，可以利用衍射公式计算光的波长、狭缝宽度等物理量。

6. 实验总结：本实验通过观察光的衍射现象，了解了光的衍射规律，并通过实验数据的分析，深入理解了光的波动特性。

实验过程中，我们注意到了狭缝宽度对衍射现象的影响，在实验中进行了反复调节狭缝宽度的实验，观察到了相应的变化。

除了狭缝宽度，实验中还可以对狭缝形状、光源的强弱等因素进行研究，进一步深入研究光的衍射现象。

光的衍射实验报告数据光的衍射实验报告数据引言：光的衍射是一种光的传播现象，通过光通过一个孔或者经过一个狭缝时，光波会发生弯曲和扩散，形成一系列明暗相间的光条纹。

本实验旨在通过观察光的衍射现象，探究光的性质和特点。

实验器材：1. 激光器2. 狭缝3. 屏幕4. 尺子5. 光电池6. 电流表实验步骤：1. 将激光器放置在适当的位置，保证光线能够直射到狭缝上。

2. 调整狭缝的宽度，观察光线通过狭缝后在屏幕上的衍射现象。

3. 使用尺子测量狭缝的宽度，并记录下来。

4. 将光电池与电流表连接，将光电池放置在屏幕上，测量光电池接收到的光强，并记录下来。

实验结果与数据分析：通过观察实验现象，我们可以看到在屏幕上形成了一系列明暗相间的光条纹，这些条纹呈现出明显的衍射特征。

随着狭缝宽度的增加，衍射条纹的间距变大，明暗交替的次数也增加。

这表明狭缝的宽度与衍射现象之间存在着一定的关系。

通过测量狭缝的宽度，我们可以得到具体的数据。

在实验中，我们测得狭缝的宽度为0.1毫米。

根据光的波长和狭缝宽度之间的关系，我们可以计算出光的波长。

假设光的波长为λ，根据衍射公式，我们有sinθ = λ/d，其中θ为衍射角度，d为狭缝宽度。

通过解这个方程，可以得到光的波长。

另外，我们还测量了光电池接收到的光强。

通过改变狭缝的宽度，我们可以观察到光强的变化。

当狭缝宽度较小时，光强较弱；而当狭缝宽度较大时，光强较强。

这表明光的衍射现象与光强之间存在一定的关系。

实验结论：通过本实验，我们得出了以下结论：1. 光的衍射是光的传播过程中的一种现象，当光通过一个孔或者经过一个狭缝时，会发生弯曲和扩散，形成一系列明暗相间的光条纹。

2. 狭缝的宽度与衍射现象之间存在着一定的关系，随着狭缝宽度的增加，衍射条纹的间距变大，明暗交替的次数也增加。

3. 光的波长可以通过测量狭缝宽度得到，根据衍射公式可以计算出光的波长。

4. 光的衍射现象与光强之间存在一定的关系，狭缝宽度较小时，光强较弱；狭缝宽度较大时，光强较强。

基础物理实验实验二十九光衍射的定量研究实验报告地球与空间科学学院学院：学院：地球与空间科学学院1100012623张晓晨姓名：1100012623姓名：指导教师：杨晶时间：2012年11月28日一、目的要求(1)掌握在光学平台上组装、调整光路；(2)夫琅禾费衍射现象的定性观察，各种衍射屏衍射的光强分布特征；(3)单缝夫琅禾费衍射的光强分布及定量测量，衍射物结构特征的研究。

二、仪器用具光学平台及附件、激光器及电源、衍射元件、反射镜、光探测器、光栅尺、A/D 转换器、微机、打印机。

三、实验原理（一）产生夫琅和费衍射的光路单缝夫琅禾费衍射光路如图29-1所示：图29-1单缝夫琅禾费衍射光路图理论上可以证明，激光发散角（rad 53101~101−−××）很小，可当做平行光入射．不加透镜，若满足以下条件，单缝衍射就处于夫琅禾费衍射区域：La 82>>λ或82a L >>λ（29-1）式中：a 为狭缝宽度；L 为狭缝与屏之间的距离；λ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m 1014−×≤a ，入射光是Ne He −激光，其波长为632.80nm，2cm cm 6.12≈=λa ,所以只要取cm 20≥L ，就可满足夫琅禾费衍射的远场条件．但实验证明，取cm 50≈L ，结果较为理想．（二）单缝夫琅和费衍射的光强分布单缝衍射的相对光强分布规律：λθπθsin ,sin 20au u u I I =⎟⎠⎞⎜⎝⎛=图29-2单缝夫琅禾费衍射光强分布谱上式表示在衍射角θ时，观测点的光强θI 值与光波波长λ值和单缝宽度a 关，()2/sin u u 被叫做单缝衍射因子，表征衍射光场内任一点相对强度()θI I /0的大小。

若θsin 为横坐标，()θI I /0为纵坐标，可得到单缝衍射光强分布谱（如图29-2所示）。

从图29-2可见，零衍射斑即主极大在中心，高级衍射斑即次极大，它们顺序出现在⋅⋅⋅±±±=aa a λλλθ47.3,46.2,43.1sin 的位置，各级次极强的光强与入射光强比值分别是⋅⋅⋅===%,08.0/%,7.1/%,7.4/030201I I I I I I 。

光的衍射实验报告光是我们生活中常见的现象之一，而光的衍射则是光学中最基础但又十分有趣的实验之一。

本次实验旨在通过光的衍射现象，探究光的性质以及它在不同介质中的行为。

实验一：单缝光的衍射首先，我们将一块薄而小的板子固定在一个黑暗的盒子上，然后通过一狭缝让光线穿过。

在较暗的环境中，我们可以观察到光线的明亮条纹。

这些条纹是由光的衍射产生的，光线经过狭缝后会发生弯曲，从而形成了不同强度的光带。

我们可以进一步观察到，当狭缝变窄时，光线的衍射现象更为明显。

这是因为光线通过较窄的狭缝时，衍射的程度更大，光带的分布更为集中，形成的亮度差异更明显。

实验结果表明，光的衍射现象与光通过的狭缝的宽度密切相关。

实验二：双缝光的衍射接下来我们进行了双缝光的衍射实验。

在前一实验的基础上，我们通过在板子上制作两个狭缝，让光线穿过。

与前一实验相比，双缝衍射实验中，观察到的条纹数量更多，分布更均匀。

这是因为光线通过两个狭缝后会发生相长干涉，产生更多的亮暗条纹。

我们还发现，当两个狭缝的距离变大时，观察到的条纹也随之变宽。

这是由于缝距增大会导致干涉程度减弱，从而导致形成的亮度差异减少。

实验结果提醒我们，双缝光的衍射实验中，缝距的大小会直接影响观察到的条纹宽度。

实验三：衍射光栅为了进一步探究光的衍射，我们进行了衍射光栅实验。

衍射光栅由一系列很多狭缝构成，通过叠加衍射效应，能够产生复杂的光条纹。

与前两个实验相比，衍射光栅实验中的条纹分布更加复杂多样。

当我们改变衍射光栅的狭缝间距时，我们观察到了一些有趣的现象。

当狭缝间距较宽时，观察到的条纹宽度更窄，而当狭缝间距较窄时，观察到的条纹宽度更宽。

这是与狭缝间距与干涉现象的关系密切相关的。

实验结果及思考通过以上实验，我们得出了一些结论。

光的衍射是光线通过狭缝后发生的现象，它和狭缝的宽度、数量以及干涉的程度密切相关。

实验中观察到的光条纹给了我们关于光性质的启示：光既具有粒子的性质又具有波动的性质。

此外，通过实验，我们还可以了解到光在不同介质中的行为。

实验二十光衍射的定量研究一、数据处理1.单缝缝宽的测量测得的光强度曲线图象如图1所示：将计算用到的具体条纹的相关数据列表如下：条纹绝对坐标相对光强距离中心0级亮纹12.355 2570 0.000 0.000左侧0级暗纹8.600 3 3.7553.695右侧0级暗纹16.090 3 3.635左侧1级亮纹7.025 110 5.3305.298右侧1级亮纹17.620 113 5.265对于衍射屏与观察屏距离的测量：，，则有图1。

下面进行计算：①利用第一次极强计算缝宽，有②利用零级暗纹计算缝宽，有2.双缝的缝宽和缝间距的测量测得的光强度曲线图象如图2所示：将计算用到的具体条纹的相关数据列表如下：条纹绝对坐标相对光强距离中心0级亮纹18.145 2579 0.000 0.000 左侧0级暗纹15.400 66 2.745 2.650图2右侧0级暗纹20.700 69 2.555左侧1级亮纹13.240 1274 4.9054.855 右侧1级亮纹22.950 1308 4.805左侧单元因子所致0级暗纹5.220 1 12.92512.813右侧单元因子所致0级暗纹30.845 1 12.700*这里的0级暗纹和1级亮纹的物理含义是与之前在单缝中所说的不同的，在单缝中，是由于衍射导致的暗纹和亮纹，而此处是由干涉导致的。

对于衍射屏与观察屏距离的测量：，，则有。

下面进行计算：①利用主极强计算缝间距：②利用0级暗纹计算缝间距：出现暗纹时，有,在此处具体应写为则有③利用单元因子所致0级暗纹计算缝宽3.其他衍射结构的衍射图样实验中观察到的衍射图样与对应的衍射屏结构如下表所示：圆孔方阵单缝四丝五角星三丝双圆孔双丝单圆孔方孔密排矩孔方孔方阵等腰三角形二、分析与讨论1.误差分析可以推导出不确定度公式由于计算公式形式上的相似，此不确定度公式对于之前讨论的缝宽、缝间距等均适用。

则我们对应上述各种方法测得的缝宽、缝间距等诸量，计算不确定度，并将其列在下面。

光线的衍射实验报告实验目的本实验旨在通过观察光线在不同孔径的狭缝中的衍射现象，探究光线传播中的衍射现象规律。

实验原理当光线通过一个较小的孔径或物体缝隙时，光线会发生弯曲和辐射，这种现象称为光的衍射。

根据惠更斯-菲涅耳原理，每一个点上的波动都可看成是由所有波源发出的波动的叠加。

实验器材- 光源- 狭缝装置- 屏幕- 尺子实验步骤1. 将光源放置在一定距离的位置，并调节光源亮度适宜。

2. 将狭缝装置放置在光源前方，调整狭缝的孔径大小为一定值。

3. 在狭缝装置后方固定一块屏幕，保证屏幕平整。

4. 用尺子在屏幕上标出一系列等距的点，作为观察点。

5. 逐个在观察点上观察光线的衍射现象，并记录下对应的狭缝孔径和衍射情况。

实验结果孔径大小（mm）衍射现象0.2 中央亮点较亮，两侧有若干暗条纹0.4 中央亮点不明显，两侧若干暗条纹更清晰0.6 中央亮点几乎看不见，两侧暗条纹明显0.8 无中央亮点，两侧暗条纹非常明显实验分析从实验结果可以看出，随着孔径的增大，中央亮点逐渐减弱并最终消失，而暗条纹则变得越来越明显。

这是由于孔径的变大导致光线衍射程度增强，使得中央光的干涉叠加效果减弱，而暗条纹的干涉叠加效果增强。

实验结果符合光的衍射现象的基本规律，即光线通过狭缝时会发生弯曲和辐射以及干涉现象。

其中，中央亮点是由光线经过狭缝直接折射结果，而暗条纹则是由光线经过狭缝后的干涉效应导致。

实验思考通过本次实验的观察和分析，可以得出以下结论：1. 光线在经过较小孔径的狭缝时会发生衍射现象。

2. 随着孔径的增大，中央亮点减弱并消失，而暗条纹变得更加明显。

3. 衍射现象是光线的干涉效应的结果，每一个点上的波动都可看成是由所有波源发出的波动的叠加。

通过这次实验，我深刻理解了光线的衍射现象以及波动光学的基本原理。

了解了光的传播中的干涉现象和波动的叠加效应。

同时，通过观察和记录实验结果，提高了我对实验数据分析和科学思维的能力。

实验总结通过本次实验，我对光线的衍射现象有了更深入的理解。

实验名称：光衍射实验实验日期：2023年3月15日实验地点：物理实验室实验人员：张三、李四、王五一、实验目的1. 了解光衍射现象的基本原理。

2. 观察并分析光通过狭缝和光栅时的衍射现象。

3. 掌握使用分光计和测量工具的方法。

4. 通过实验加深对光的波动性质的理解。

二、实验原理光衍射是光波在传播过程中遇到障碍物或通过狭缝时，光线偏离直线传播路径而绕过障碍物或通过狭缝的现象。

当光波遇到障碍物或通过狭缝时，光波会发生衍射，形成明暗相间的干涉条纹。

光栅衍射是光通过光栅时发生的衍射现象。

光栅是由一组等间距、等宽的狭缝组成，光通过光栅时，各个狭缝的光线发生衍射，产生干涉，形成明暗相间的干涉条纹。

三、实验器材1. 分光计2. 狭缝板3. 光栅4. 光源5. 屏幕板6. 测量工具（直尺、刻度尺等）四、实验步骤1. 将分光计调整至水平，确保光路垂直。

2. 将光源置于分光计的上方，调整光源位置，使光线垂直照射狭缝板。

3. 观察屏幕板上的衍射条纹，记录条纹间距。

4. 改变狭缝板的宽度，重复步骤3，记录不同宽度下的条纹间距。

5. 将光栅放置在狭缝板前，调整光栅角度，观察屏幕板上的衍射条纹，记录条纹间距。

6. 改变光栅角度，重复步骤5，记录不同角度下的条纹间距。

7. 使用测量工具测量狭缝板和光栅的宽度。

五、实验数据及结果分析1. 狭缝板宽度与条纹间距的关系通过实验，我们发现随着狭缝板宽度的减小，条纹间距逐渐增大。

这是因为狭缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹越宽。

2. 光栅角度与条纹间距的关系通过实验，我们发现随着光栅角度的增大，条纹间距逐渐减小。

这是因为光栅角度越大，衍射现象越明显，衍射条纹越窄。

3. 光栅常数与条纹间距的关系根据光栅衍射公式，条纹间距与光栅常数成正比。

通过实验，我们验证了这一结论。

六、实验结论1. 光通过狭缝和光栅时会发生衍射现象，形成明暗相间的干涉条纹。

2. 狭缝宽度、光栅角度和光栅常数对衍射条纹间距有显著影响。

实验二十光衍射的定量研究一、数据处理1.单缝缝宽的测量测得的光强度曲线图象如图1所示：将计算用到的具体条纹的相关数据列表如下：条纹绝对坐标x(mm)相对光强I相距离中心Δx(mm)Δx̅̅̅̅(mm) 0级亮纹12.355 2570 0.000 0.000左侧0级暗纹8.600 3 3.7553.695右侧0级暗纹16.090 3 3.635左侧1级亮纹7.025 110 5.3305.298右侧1级亮纹17.620 113 5.265对于衍射屏与观察屏距离的测量：z左=15.28cm，z右=91.00cm，则有z=z右−z左+0.4cm=76.12cm。

图1下面进行计算：①利用第一次极强计算缝宽，有a=1.43λsinθ′=1.43λΔx′/z=1.300×10−4m②利用零级暗纹计算缝宽，有a=λsinθ=λΔx/z=1.304×10−4m2.双缝的缝宽和缝间距的测量测得的光强度曲线图象如图2所示：将计算用到的具体条纹的相关数据列表如下：条纹绝对坐标x(mm)相对光强I相距离中心Δx(mm)Δx̅̅̅̅(mm)0级亮纹18.145 2579 0.000 0.000左侧0级暗纹15.400 66 2.7452.650 右侧0级暗纹20.700 69 2.555左侧1级亮纹13.240 1274 4.905 4.855图2*这里的0级暗纹和1级亮纹的物理含义是与之前在单缝中所说的不同的，在单缝中，是由于衍射导致的暗纹和亮纹，而此处是由干涉导致的。

对于衍射屏与观察屏距离的测量：z左=15.28cm，z右=90.60cm，则有z=z右−z左+0.4cm=75.72cm。

下面进行计算：①利用主极强计算缝间距：d=λsinθ′=λΔx′/z=9.869×10−5m②利用0级暗纹计算缝间距：出现暗纹时，有Nβ=kπ,在此处具体应写为N∙πdsinθλ=π，则有d=λ2sinθ=λ2Δx/z=9.041×10−5m③利用单元因子所致0级暗纹计算缝宽a=λ′′=λ′′=3.740×10−5m3.其他衍射结构的衍射图样实验中观察到的衍射图样与对应的衍射屏结构如下表所示：五角星三丝双圆孔双丝单圆孔方孔密排矩孔方孔方阵等腰三角形二、分析与讨论1.误差分析可以推导出不确定度公式σa a =√(σΔxΔx)2+(σzz)2,σd d =√(σΔxΔx)2+(σzz)2.由于计算公式形式上的相似，此不确定度公式对于之前讨论的缝宽、缝间距等均适用。

光的衍射实验报告单1. 实验目的探究光的衍射现象，了解光在经过细缝时的传播特性。

2. 实验原理光的衍射是指光波在透过细缝或障碍物时发生的偏折现象。

当光波经过一个细缝时，会发生衍射现象，使得光波沿不同方向传播，最终形成明暗交替的条纹。

3. 实验装置- 光源- 狭缝片- 屏幕- 支撑架4. 实验步骤1. 将光源放置在支撑架上，调整合适的位置。

2. 将狭缝片放置在光源后方，使光通过狭缝片。

3. 将屏幕放置在狭缝片的后方，调整屏幕位置和角度，以确保光线能够正常射到屏幕上。

4. 打开光源，观察屏幕上的衍射条纹现象。

5. 调整狭缝片的宽度，观察衍射现象的变化。

6. 记录不同宽度的狭缝片对应的衍射现象。

5. 实验结果观察到了明暗交替的衍射条纹现象，并且随着狭缝片宽度的不同，衍射条纹的间距和亮度发生了变化。

较宽的狭缝片衍射现象呈现较宽的间距和较低的亮度，而较窄的狭缝片衍射现象呈现较窄的间距和较高的亮度。

6. 实验结论通过本实验可以得出以下结论：- 光波在经过细缝时会发生衍射现象。

- 衍射现象会使光波沿不同方向传播，形成明暗交替的条纹。

- 狭缝片的宽度对衍射现象有影响，较宽的狭缝片呈现较宽的间距和较低的亮度，而较窄的狭缝片呈现较窄的间距和较高的亮度。

7. 实验注意事项- 进行实验时要注意光源的安全使用，避免眼睛直接对光源进行观察。

- 调整屏幕位置和角度时要小心，避免屏幕摇晃或倾斜。

- 记录实验数据时要准确、清晰。

8. 实验扩展- 可以尝试改变光源的颜色，观察不同颜色光波的衍射现象。

- 可以使用不同形状的狭缝片，比如圆形、三角形等，观察衍射现象的变化。

9. 参考文献*以上内容仅供参考，具体实验情况以实际操作为准。

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