下载文档原格式
光的衍射实验实验说明书北京方式科技有限责任公司光的衍射实验衍射和干涉一样，也是波动的重要特征之一。
波在传播过程中遇到障碍物时，能够绕过障碍物的边缘前进。
这种偏离直线传播的现象称为波的衍射现象。
波的衍射现象可以用惠更斯原理作定性说明，但不能解释光的衍射图样中光强的分布。
菲涅耳发展了惠更斯原理，为衍射理论奠定了基础。
菲涅耳假定：波在传播过程中，从同一波阵面上各点发出的子波，经传播而在空间相遇时，产生相干叠加。
这个发展了的惠更斯原理称为惠更斯－菲涅耳原理【实验目的】1．研究单缝夫琅禾费衍射的光强分布;2．观察双缝衍射和单缝衍射之间的异同，并测定其光强分布，加深对衍射理论的了解; 3．学习使用光电元件进行光强相对测量的方法。
【实验仪器】缝元件、光学实验导轨、半导体激光器、激光功率指示计、白屏、大一维位移架、十二档光探头。
【实验原理】（一）产生夫琅禾费衍射的各种光路夫琅禾费衍射的定义是：当光源S 和接收屏∑都距离衍射屏D 无限远（或相当于无限远）时，在接收屏处由光源及衍射屏产生的衍射为夫琅禾费衍射。
但是把S 和∑放在无限远，实验上是办不到的。
在实验中常常借助于正透镜来实现，实际接收夫琅和费衍射的装置有下列四种。
1．焦面接收装置（以单缝衍射为例来说明，下同）把点光源S 放在凸透镜L 1的前焦点上，在凸透镜L 2的后焦面上接收衍射场（图1）2．远场接收装置在满足远场条件下，狭缝前后也可以不用透镜，而获得夫琅禾费衍射图样。
远场条件是：①光源离狭缝很远，即λ42a R >>，其中R 为光源到狭缝的距离，a 为狭缝的宽度；②接收屏离狭缝足够远，s即λ42a Z >>，Z 为狭缝与接收屏的距离。
（至于观察点P ，在λ42a Z >>的条件下，只要要求P 满足傍轴条件。
）图2为远场接收的光路，其中假定一束平行光垂直投射在衍射屏上。
如图1所示，从光源S 出发经透镜L 1形成的平行光束垂直照射到缝宽为a 的狭缝D 上，根据惠更斯－菲涅耳原理，狭缝上各点都可看成是发射子波的新波源，子波在L 2的后焦面上叠加形成一组明暗相间的条纹，中央条纹最亮亦最宽。
实验单缝衍射及光强分布测试光的干涉和衍射现象揭示了光的波动特性。
光的衍射是指光作为电磁波在其传播路径上如果遇到障碍物，它能绕过障碍物的边缘而进入几何阴影区内传播的现象。
光在衍射后产生的明暗相间的条纹或光环叫衍射图样，包括：单缝衍射、圆孔衍射、圆板衍射及泊松亮斑等。
根据观察方式的不同，通常把光的衍射现象分为两种类型。
一种是光源和观察屏（或二者之一）距离衍射孔（或缝、丝）的长度有限，或者说入射波和衍射波都是球面波，这种衍射称为菲涅耳衍射，或近场衍射。
另一种是光源和观察屏距离衍射孔（或缝、丝）均为无限远或相当于无限远，这时入射波和衍射波都可看作是平面波，这种衍射称为夫琅禾费衍射，或远场衍射。
实际上，夫琅禾费衍射是菲涅耳衍射的极限情形。
观察和研究光的衍射不仅有助于进一步加深对光的波动理论和惠更斯—菲涅耳原理的理解，同时还有助于进一步学习近代光学实验技术，如光谱分析、晶体结构分析、全息照相、光信息处理等。
衍射使光强在空间重新分布，本实验利用硅光电池等光电器件测量光强的相对分布，是一种常用的光强分布测量方法。
【实验目的】1. 观察单缝衍射现象，加深对波的衍射理论的理解。
2. 测量单缝衍射的相对光强分布，掌握其分布规律。
3. 学会利用衍射法测量微小量的思想和方法。
4. 加深对光的波动理论和惠更斯—菲涅耳原理的理解。
【实验原理】1. 单缝衍射的光强分布光线在传播过程中遇到障碍物，如不透明物体的边缘、小孔、细线、狭缝等时，一部分光会传播到几何阴影中去，产生衍射现象。
如果障碍物的尺寸与波长相近，那么，这样的衍射现象就比较容易观察到。
散射角极小的激光器产生激光束，通过一条很细的狭缝（0.1～0.3mm 宽），在狭缝后大于0.5m 的地方放上观察屏，就可看到衍射条纹。
由于激光束的方向性很强，可视为平行光束，因此观察到衍射条纹实际上就是夫琅禾费衍射条纹，如图1所示。
光照射在单缝上时，根据惠更斯—菲涅耳原理：把波阵面上的各点都看成子波波源，衍射时波场中各点的强度由各子波在该点相干叠加决定。
实验九菲涅耳单缝和圆孔衍射一、实验目的1、加深对菲涅耳衍射半波带的理解；2、研究菲涅耳衍射和夫琅和费衍射的条件。
二实验原理菲涅耳单缝衍射的原理图如图9-1图9-1菲涅耳衍射光源和观察屏离障碍物（孔或屏）为有限远时的衍射。
以单色点光源照射圆孔，在有限远处设置观察屏，在屏上将观察不到圆孔的清晰几何影，而是一组明暗交替的同心圆环状衍射条纹。
以不透光的圆屏代替圆孔，在原几何影中心可观察到亮点，外围与圆孔衍射一样是明暗交替的圆环条纹。
以上是菲涅耳衍射的典型例子。
根据惠更斯-菲涅耳原理计算菲涅耳衍射的强度分布时，必须对波前作无限分割，然后用积分求次波的合振幅，计算比较复杂。
在处理圆孔或圆屏衍射时常用菲涅耳半波带法，它是用较粗糙的分割来代替对波前的无限分割，相应地，次波叠加时的积分可简化成多项式求和。
此法虽然不够精确，但可较方便地得出菲涅耳衍射的主要特征。
菲涅耳圆孔衍射如图9-2，S是波长为λ的点光源，P为观察点。
考虑半径为R的球面波前Σ，它与SP交于O点，以观察点P为中心，依次以λb+2，λb+，3λb+2，λb+2……为半径作一系列球面，把Σ分割成许多以O为心的圆环带。
每个环带看成是发射次波的一个单元，相邻两环带所发次波到达P 点的光程差（见光程）均为/2λ（对应相位差为π），故每个环带称为半波带。
从中心O 算起，设第k 个半波带在P 点引起的振幅为k a ，则有/k k k a aF s r ∆，式中k s ∆为第k 个波带的面积，k r 为它到P 点的距离，F 为该波带处的倾斜因子。
从几何上可证/k k s r ∆近似为常数，故k a 仅由倾斜因子决定，按菲涅耳的假设，有123a a a >>…。
故P 点的合振幅为111234.....(1)22n na a A a a a a a +=-+-+=+-图9-2若在波前Σ处放置一带圆孔的无穷大不透光屏，圆孔中心在连线SP 上，则P 点的合振幅A 就由未被遮挡的半波带数决定，A 等于有限项之和，其大小由露出的半波带数的奇偶性决定。
大学物理,实验报告单缝衍射单缝衍射大物实验报告思考题单缝衍射大物实验报告思考题硅光电池的进光狭缝宽度对实验结果的影响硅光电池前的狭缝光阑的宽度如果大于单缝衍射条纹的宽度，可能无法检测出暗条纹的位置，而导致测量结果误差偏大甚至错误。
单缝衍射中，影响波长的主要因素是什么?应采取什么措施?光源的稳定性和单色性，采取措施是，使用相干性非常好的激光光源作为入射光，以保证良好的稳定性和单色性～篇二:物理实验报告5_测量单缝衍射的光强分布实验名称: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:a2a2???或L??? 88L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a?1?10m，入射光是He?Ne激光，?4其波长为632.80nm，a2??1.6cm?2cm，所以只要取L?20cm，就可满足夫琅和费衍射的远场条件。
但实验证明，取L?50cm，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:I?(sinu/u)2 I0式中: u?(?asin?)/?暗纹条件:由上式知，暗条纹即I?0出现在u?(?asin?)/????，??2?，?即暗纹条件为asin??k?，k??1，k??2，?明纹条件:求I为极值的各处，即可得出明纹条件。
大学物理实验报告3. 实验原理（请用自己的语言简明扼要地叙述，注意原理图需要画出，测试公式需要写明）粗略地讲,当波遇到障碍物时,它将偏离直线传播,这种现象叫做波的衍射。
衍射系统由光源、衍射屏和接收屏幕组成。
通常按它们相互间距离的大小,将衍射分为两类:一类是光源和接收屏幕(或两者之一)距离衍射屏有限远,这类衍射叫做菲涅耳衍射;另一类是光源和接收屏幕都距衍射屏无穷远,这类衍射叫做夫琅和费衍射。
本实验研究单缝夫琅和费衍射的情形。
如图,将单色线光源s置于透镜L,的前焦面上,则由s发出的光通过L后形成平行光束垂直照射到单缝AB上。
根据惠更斯一菲涅耳原理,单缝上每一点都可以看成是向各个方向发射球面子波的新波源,子波在透镜L的后焦面(接收屏)上叠加形成一组平行于单缝的明暗相间的条纹。
如图 (b)所示。
和单缝平面垂直的衍射光束会聚于屏上的P处,是中央亮纹的中心,其光强为I与光轴SP,成0角的衍射光束会聚于P处, 为衍射角,由惠更斯一菲涅耳原理可得其光强分布为,其中, b为单缝的宽度, 2为入射单色光波长。
1,当θ=0时, u=0 , P处的光强度为I,是衍射图像中光强的最大值,叫主最大。
主最大的强度不仅决定于光源的强度,还和缝宽b的平方成正比;2,当sinθ=kλ/b (k=±1, ±2, ±3...)时, u=kΠ ,则有I=0,即出现暗条纹的位置。
由于θ值实际上很小,因此暗条纹出现在0skAnb处。
由此可见,主最大两侧暗纹之间夹角为Ae-2/b ,而其它相邻暗纹之间夹角为θ=2k/b,即暗条纹以P为中心,等间距地、左右对称地分布。
当入射光波长一定时θ与b 成反比,缝宽变大,衍射角变小,各级条纹向中央收缩。
当b足够大时(b>>λ),衍射现象不明显。
3.除了主最大以外,两相邻暗纹之间都有一个次最大。
2.细丝直径测量一般的细丝直径常用电感测微仪或千分尺进行接触法以下内容为报告保留内容，请勿填写或删除，否则影响实验成绩。
大学物理实验教案实验名称：应用计算机测定单缝衍射的光强度分布 1 实验目的：A 了解单缝衍射现象及其应用；B 学会用计算机及传感器测定光强度分布；C 培养学会运用计算机来进行综合物理实验的能力。
2 实验仪器半导体激光器、单缝装置、科学工作室500型接口及软件、光传感器、旋转位移传感器、光具座、计算机 3 实验原理及方法当一束波长为λ的平行光垂直射向一宽度为a 的单缝时，将产生光的衍射现象。
由惠更斯-菲涅耳原理可以推出单缝衍射图像中沿垂直于入射光方向的光强度分布规律。
其中产生暗纹的条件为 （k=±1，±2，±3，…）；产生明纹的条件为 （k=0，±1，±2，±3，…），式中θk 为k 级条纹的衍射角。
图1示出了单缝衍射及光强度分布。
图1 单缝衍射光路及光强度分布图中D k 表示第k 级暗纹之间的距离，L 为单缝到衍射屏的距离，由于实际上往往L>>D k，可近似地认为k k tg θθ≈sin 。
于是若可由暗纹的产生条件，解出单缝缝宽a ，即（k=±1，±2，±3，…）；同理，若已知第k 级明纹之间的距离为D k ，则也可由明纹的产生条件解得缝宽a ，即 （k=0，±1，±2，±3，…）。
本实验采用已知波长为λ的单色光来测量单缝缝宽的方法。
实验装置如图22)12(sin λθ+=k a k 22sin λθk a k =kD L k a λ2=kD Lk a λ)12(+=所示。
由半导体激光器发出的单色光通过单缝装置产生衍射现象，调整透光屏及光传感器的位置（位置调整可旋转装在光传感器下的旋转位移传感器），通过计算机实时观测光衍射明、暗条纹的光强分布图并测量第±k 级的衍射明、暗条纹间距D k ，衍射距离L 由光具座上的标尺读数。
根据上述公式即可求出缝宽a 。
单缝衍射原理单缝衍射是指当光波通过一个非常窄的缝隙时，会出现一系列干涉现象，这种现象被称为单缝衍射。
单缝衍射是光学中的重要现象，它揭示了光波的波动性质，对于理解光的传播和干涉现象具有重要意义。
首先，我们来看一下单缝衍射的基本原理。
当一束平行光垂直照射到非常窄的缝隙上时，缝隙会成为一个次波源，发出的次波将会发生干涉现象。
根据惠更斯-菲涅尔原理，每一个点都可以看作是次波源，次波源发出的次波将会在空间中相互叠加，形成干涉图样。
这种干涉图样的形成就是单缝衍射现象。
单缝衍射的特点之一是衍射角度与波长成正比。
根据夫琅禾费衍射公式，当光波通过单缝时，衍射角正比于波长，与缝宽和衍射距离成反比。
这表明波长越短，衍射角度就越小，衍射现象就越不明显。
这也是为什么我们在日常生活中很难观察到光的衍射现象的原因之一。
此外，单缝衍射还具有波的干涉特性。
当光波通过单缝时，不同波源发出的次波将会相互叠加，形成交替出现的明暗条纹。
这些条纹的间距与波长、缝宽、衍射距离有关，通过观察这些条纹的分布规律，我们可以了解光波的波长、强度分布等信息。
除了光波，单缝衍射现象也适用于其他波动现象，比如声波、水波等。
不同波动介质的衍射现象虽然具有一定差异，但都遵循基本的衍射规律。
这使得单缝衍射成为研究波动性质的重要实验现象。
在实际应用中，单缝衍射现象被广泛应用于光学仪器和科学研究中。
例如，在显微镜、望远镜等光学仪器中，通过控制光的衍射现象，可以实现对微小结构的观察和测量。
在科学研究中，通过对单缝衍射现象的研究，可以深入了解光波的特性，为光学理论和技术的发展提供重要支持。
总之，单缝衍射是光学中的重要现象，它揭示了光波的波动性质，对于理解光的传播和干涉现象具有重要意义。
通过对单缝衍射现象的研究和应用，可以深入了解光波的特性，促进光学理论和技术的发展。
希望本文对单缝衍射原理有所帮助，谢谢阅读！。
