单缝衍射光强分布的测定

流 I )和相应的坐标位置
x 单方向转动手轮 , 沿 方向每次移动 0. 200mm , 从左侧
二级暗纹中心一直测到右侧二级暗纹中心 。 注意切勿反转 手轮 ，以免产生螺旋空程差。
四. 实验数据处理:
1. 作出单缝衍射的光强分布曲线 。在直 角坐标纸上,以横轴表示各点的坐标位置
x ; 纵轴表示各点的光强度I , 由实验数
据描出各点 , 用平 滑曲线连接起来 , 即 为单缝衍射的光强分布曲线。
单缝衍射光强分布曲线的绘制
I A
中央明纹中心
一级暗纹中心
b 是中央明纹半宽度
0
b 也是衍射条纹的宽度
b
b
xmm
2. 计算出单缝的宽度 a :
根据单缝衍射生成暗纹的条件: a sin k
池的光电流 I 与光照强度 i成正比。
4. 单缝衍射生成暗条纹的条件是 a sin k 可
见，增大单缝的宽度，条纹的亮度增强，但条纹 的宽度变窄；反之，减小单缝的宽度，虽然条纹 的宽度变宽，但条纹的亮度减弱。
单缝衍射光强分布曲线
三二一 级级级 明明明 纹纹纹 中中中 心心心
I A
中 央 明 纹 中 心
3. 将光屏置于光强测量装置之前,调二维调节架,选择所需的
a 单缝宽度 观察光屏上的衍射条纹;调整出一个图象清晰.对
称,条纹宽度适当的单缝衍射条纹来。这是实验的关键。
4. 使用检流计必须先调零, 选择量程的原则是使读数 尽可能大，如果超过量程 要换档；若读数太小也要 换档 (换挡后必须先调零)。
测量中央明纹中心的光强度
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；

单缝衍射光强分布的测量实验报告一、实验目的1、观察单缝衍射现象，加深对光的波动性的理解。

2、测量单缝衍射的光强分布，验证衍射理论。

3、掌握光强测量的基本方法和仪器的使用。

二、实验原理当一束光通过宽度可调的狭缝时，会在屏幕上产生衍射条纹。

根据惠更斯菲涅尔原理，单缝衍射的光强分布可以用下式表示：＼I ＝ I_0 ＼left(＼frac{＼sin ＼beta}｛＼beta}＼right)＾2\其中，＼（I\）是衍射光强，＼（I_0\）是中央明纹的光强，＼（＼beta ＝＼frac{＼pi a ＼sin ＼theta}｛＼lambda}＼），＼（a\）是单缝宽度，＼（＼theta\）是衍射角，＼（＼lambda\）是入射光波长。

在衍射角较小的情况下，＼（＼sin ＼theta ＼approx ＼frac{y}｛L}＼），其中＼（y\）是衍射条纹到中央明纹的距离，＼（L\）是单缝到屏幕的距离。

三、实验仪器1、氦氖激光器2、单缝装置3、光传感器4、移动平台5、数据采集系统四、实验步骤1、调整实验装置将氦氖激光器、单缝装置和光传感器安装在移动平台上，并使其处于同一水平直线上。

调整单缝装置，使其与激光束垂直，并且单缝宽度适中。

调整光传感器的位置，使其能够接收到衍射光。

2、连接数据采集系统将光传感器与数据采集系统连接，确保数据能够准确传输。

3、测量光强分布打开激光器，让激光通过单缝产生衍射现象。

移动光传感器，从中央明纹开始，沿着衍射条纹的方向，每隔一定距离测量一次光强，并记录数据。

测量范围覆盖足够多的衍射条纹，以获得完整的光强分布曲线。

4、重复测量为了减小误差，重复上述测量步骤至少三次，取平均值作为最终的测量结果。

5、数据处理将测量得到的数据导入计算机，使用相关软件进行处理和分析。

绘制光强分布曲线，并与理论曲线进行比较。

五、实验数据与处理以下是一组测量得到的数据：｜位置＼（y\）（mm) ｜光强＼（I\）（μW) ｜｜｜｜｜－10 ｜ 15 ｜｜－8 ｜ 30 ｜｜－6 ｜ 50 ｜｜－4 ｜ 80 ｜｜－2 ｜ 120 ｜｜ 0 ｜ 150 ｜｜ 2 ｜ 120 ｜｜ 4 ｜ 80 ｜｜ 6 ｜ 50 ｜｜ 8 ｜ 30 ｜｜ 10 ｜ 15 ｜根据上述数据，绘制光强分布曲线如下：（此处插入光强分布曲线的图片）通过与理论曲线的对比，可以发现实验曲线与理论曲线基本吻合，但在某些细节上存在一定的偏差。

3—7 测量单缝衍射的光强分布衍射和干涉都是波动的重要特征，波在传播的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。

光在通过小孔或狭缝时，将出现明显衍射的现象，说明光具有波动性。

本实验旨在通过测量单缝夫琅和费衍射的光强分布，学会怎样用光电检测仪器测量相对光强的实验方法，进而加深对单缝衍射现象的理解。

一、[实验仪器]光具座、氦氖激光器及其电源、小灯泡、硅光电池、可调狭缝、灵敏检流计、白屏。

二、[实验原理]1．单狭缝夫琅和费衍射公式成立条件 平行光的衍射称为夫琅和费衍射，它的特点是只用简单的计算就可以得出准确的结果，便于和实验比较和实用。

如图3—7—1所示，从光源S 发出经透镜L 1形成的平行光束垂直照射到狭缝AB 根据惠更斯—菲涅耳原理，狭缝上各点可以看成是新的波源。

新波源向各方向发出球面波，次波在透镜L 2的后焦面叠加形成一组明暗相间的条纹。

和狭缝平面垂直的衍射光束会聚与屏上P 。

处，是中央亮纹的中心，其光强度设为0I 。

与OP 0成θ角的衍射光束则会聚于屏上θP 处。

计算得出θP 处的光强度220sin u u I I =θ，λθπsin a u = （3-7-1）其中a 为狭缝宽度，λ为单色光的波长。

当0=θ时，0=u ，这时光强最大，称为主极强。

主极强的强度决定于光源的亮度，还和狭缝宽a 的平方成正比。

当ak λθ=sin ，（ 3,2,1±±±=k ）时，πk u =，则有0=θI ，也就是暗条纹。

实际上θ往往是很小的，因此可以近似地认为暗纹在ak λθ=处。

由此可见，主极强两侧暗纹之间aλθ2=∆，而其他相邻暗纹之间aλθ=∆。

除了中央主极强以外，两相邻暗纹之间都有一次极强。

数学计算 得出，这些次极强在下列位置：aλθθ43.1sin ~±=，aλ46.2±， aλ47.3± （3-7-2）这些次极强的相对强度a46.2- a43.1-a43.1a46.2θ图3—7—2S P θP 0 图3—7—1008.0,017.0,047.00=I I θ（3-7-3） 以上是单缝夫琅和费衍射的主要结果。

竭诚为您提供优质文档/双击可除单缝衍射光强的分布测量实验报告篇一：衍射光强分布测量衍射光强分布测量***，物理学系摘要：本实验利用激光为光源研究激光经过单缝与单丝时的衍射光强度分布情况。

激光的高准直性符合夫琅和费远场条件，且高单色性保证测量时没有不同波长光的叠加影响。

光感应器方面使用光栅尺与电脑连接做0.02毫米/点的高精度自动扫描。

通过巴比涅原理迂回得到了没有直射光时单丝的衍射光强分布，完整验证了运用衍射光强分布来测量小微物体的长度的方法和可行性，并实际运用此法测量了铜丝和头发丝的直径。

关键词：衍射分布巴比涅原理单缝直径测量ThemeasurementoftheDistributionofLightDiffraction YixiongKeYiLin,DepartmentofphysicsAbstarct：Thisexperimentmadeuseoflaserasthelightsourcetoverif yaseriesofdiffractionpatternsof633nmlaserviadiffere ntsingleslitsandmonofilaments.Thecollimationfeature ofthelasermeetstheconditionofFraunhoferdiffraction, themonochromicfeatureoflaserprovideabetterexperimen talenvironmentthatthediffractionpatternwon`tbeinter ferebythelightofotherwavelength.weuselinearencorder connectedtopcviauLI(universalLaboratoryInterface)as thesensortoautomaticallyscanthediffractionpatternwi ththeratioof0.02mmperdot.weusebabinet’sprincipletogetthediffractionpatternofamonofilament p letelyverifiedthemethodandfeasibilityofmeasuringati nyobjectwithitsdiffractionpattern.Inaddition,wetryt omeasurethediameterofacopperwireandpeople’shairinthiswayKeywords:Diffractiondistributionbabinet`sprinciplesingleslitsmeasureDiameterofthewire1一、引言衍射是波遇到障碍物时便利直线传播的现象。

单缝衍射光强分布实验及不确定度计算
一、实验原理
单缝衍射实验是研究光通过窄缝的衍射现象。

当单色光照射在窄缝上时，光线会绕过窄缝并在屏幕上产生衍射条纹。

根据波动理论，这些条纹的宽度和形状可以通过衍射角和缝宽来计算。

二、实验步骤
1.准备实验器材：单缝装置、激光器（发出波长已知的单色光）、屏幕、尺子、测角
仪。

2.将激光器固定在单缝装置上，确保光束垂直照射在单缝上。

3.将屏幕放在离单缝一定距离的位置，确保屏幕上的衍射条纹清晰可见。

4.使用尺子测量单缝的宽度（精确到0.01mm）。

5.使用测角仪测量衍射条纹之间的角度（精确到0.1°）。

6.记录数据，至少进行3次实验以减小误差。

三、不确定度计算
根据实验数据，我们可以计算出衍射条纹的宽度和形状。

不确定度可以通过以下公式计算：
其中，ΔI是总不确定度，I是衍射条纹的平均光强，N是实验次数，ΔI0是激光器的光强波动范围。

四、实验结果与讨论
根据实验数据，我们可以得出衍射条纹的宽度和形状，以及它们与缝宽和波长的关系。

同时，我们还可以讨论不确定度对实验结果的影响。

单缝衍射光强分布的测量实验报告物理实验报告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，a21.6cm?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。

令d(sin2u/u2)?0 du推得u?tanu此为超越函数，同图解法求得：u?0，?1.43?，?2.46?，?3.47?，?即asin??0，?1.43?，?2.46?，?3.47?，?可见，用菲涅耳波带法求出的明纹条件asin??(2k?1)?/2，k?1，2，3，?只是近似准确的。

单缝衍射光强的分布测量实验报告实验名称：单缝衍射光强的分布测量实验目的：1. 了解单缝衍射现象及其规律；2. 掌握测量单缝衍射光强的方法和步骤。

实验器材：1. 单缝光源2. 单缝衍射装置3. 光电探测器4. 数字多道分析器5. 电脑与连接线6. 实验支架7. 高精度尺子实验原理：当光传播到单缝上时，由于光的波动性，出现了衍射现象。

在单缝前方远离缝的一定距离处，出现一系列亮暗的条纹，即衍射图样。

衍射图样反映了波阵面在缝后的衍射情况，通过测量这些条纹的亮度，可以得到单缝衍射光强的分布。

实验步骤：1. 将实验装置搭建好，确保光路正常且稳定。

2. 将光电探测器放置在远离单缝的一定距离处，调整其位置使其刚好能接收到衍射光。

3. 将电脑与数字多道分析器连接。

4. 打开数据采集软件，设置好采集参数。

5. 开始采集数据，持续一段时间，确保得到足够多的数据点。

6. 关闭数据采集软件，保存数据并进行数据分析。

7. 根据采集到的数据绘制单缝衍射光强分布图。

实验结果分析：根据采集到的数据，可以得到每个位置上的光强数值。

通过绘制光强与位置的关系图，可以观察到一系列亮暗条纹的分布。

根据衍射理论可以推导出单缝衍射的光强分布公式：I(x) = (I_0 * sin(β)/β)^2 * (sin(α)/α)^2其中，I(x)为位置x处的光强，I_0为中央最大光强，β为sin(β) = (π* b * sin(α))/λ，b为单缝宽度，α为入射光与垂直方向的夹角，λ为入射光波长。

实验误差分析：1. 由于实验器材和环境的限制，实际测量中可能会存在一定的误差。

2. 光电探测器的位置调整可能不够精确，导致实际测量的位置与理论位置存在偏差。

3. 光源的稳定性对实验结果也有一定影响，光源的波动性会导致实际测量的数值偏差。

4. 数据采集时的误差也需要注意，包括噪声、干扰等。

实验结论：通过实验测量单缝衍射光强的分布，可以得到一系列亮暗条纹的分布情况。

单缝衍射的光强分布及缝宽测定周鹏1（武汉大学 物理科学与技术学院，湖北，武汉，430072）摘要：本实验利用光电转化法研究单缝夫琅禾费衍射的光强分布，并利用衍射花样测定单缝的宽度，加深了对光的衍射理论的理解。

关键词：单缝衍射；光强分布；光电检流计1作者：周鹏（1994.11—），男，山东济宁人，武汉大学2011级物理弘毅班本科生，学号：20113010200061.引言为了计算衍射图必须取一定的近似，通常取菲涅尔近似和夫琅禾费近似，相应的衍射区光波的行为分别为菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射。

夫琅禾费衍射要求光源级接受屏到衍射屏的距离都是无限远或相当于无限远，其衍射图样不随距离的增加而改变。

夫琅禾费衍射的计算较菲涅尔衍射简单，在傅里叶光学中具有重要的意义。

2.实验原理图 1 夫琅禾费衍射原理图夫琅和费衍射是平行光的衍射，在实验中可借助两个透镜来实现，如图1所示。

与光轴平行的衍射光会聚于屏上0P 处，是中央亮纹的中心，其光强设为0I ；与光轴成θ 角的衍射光束会聚于P θ 处，可以证明, P θ处的光强I θ为202sin ,s n i u I I u a u θλπθ==(1)式中，a 为狭缝宽度，λ为单色光的波长。

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2/8L a λ>>，单缝衍射就处于夫琅禾费衍射区域。

根据该式可以对L 的取值范围进行估算：实验时，若取4110a m -≈⨯，入射光是He-Ne 激光，其波长为632.80nm ，2/ 1.62a cm cm λ=≈，所以只要取cm L 20≥，就可满足夫琅禾费衍射的远场条件．但实验证明，取80L cm ≈，结果较为理想由(1)式可知：当0u =时，衍射光强有最大值；当(1,2, 3...)u k k π±±==±时，衍射光强有极小值，对应于屏上的暗纹，由于θ值实际上很小，因此可近似地认为暗纹对应的衍射角为/k a θλ≈。

#### 一、实验目的1. 理解单缝衍射现象及其光强分布规律。

2. 通过实验验证单缝衍射的光强分布公式。

3. 掌握使用光学仪器进行单缝衍射实验的方法。

#### 二、实验原理单缝衍射是光波通过狭缝后，在屏幕上形成明暗相间的衍射条纹现象。

根据夫琅禾费衍射理论，单缝衍射的光强分布可以由以下公式描述：\[ I(\theta) = I_0 \left( \frac{\sin\left(\frac{\pi a\sin\theta}{\lambda}\right)}{\frac{\pi a \sin\theta}{\lambda}} \right)^2 \]其中，\( I(\theta) \) 是与光轴成 \( \theta \) 角度的光强，\( I_0 \) 是中心亮条纹的光强，\( a \) 是狭缝宽度，\( \lambda \) 是入射光的波长。

#### 三、实验仪器1. 激光器2. 单缝狭缝板3. 光学导轨4. 屏幕板5. 光电传感器6. 数据采集系统7. 计算机软件#### 四、实验步骤1. 将激光器、单缝狭缝板、光学导轨、屏幕板和光电传感器依次安装在光学导轨上。

2. 调节激光器，使其发出的激光束垂直照射到单缝狭缝板上。

3. 将光电传感器放置在屏幕板上，确保其与屏幕板平行。

4. 打开数据采集系统，记录光电传感器接收到的光强数据。

5. 调节单缝狭缝板的宽度，重复步骤4，记录不同缝宽下的光强数据。

6. 改变光电传感器与屏幕板之间的距离，重复步骤4和5，记录不同距离下的光强数据。

7. 根据记录的数据，绘制光强分布曲线，并与理论公式进行比较。

#### 五、实验结果与分析1. 实验结果表明，随着缝宽的减小，衍射条纹的宽度增加，主极大值的光强降低。

2. 实验结果与理论公式基本吻合，说明单缝衍射的光强分布符合夫琅禾费衍射理论。

3. 通过实验验证了单缝衍射光强分布公式，加深了对单缝衍射现象的理解。

#### 六、实验总结本次实验成功观察到了单缝衍射现象，并验证了单缝衍射的光强分布规律。

由于硅光电池的受光面积较大而实际要求测出各个点位置处的光强所以在硅光电池前装一细缝光栏05mm用以控制受光面积并把硅光电池装在带有螺旋测微装置的底座上可沿横向方向移动这就相当于改变了衍射角实验原理2数字检流计量程分为四档用以测量不同的光强范围使用前应先预热5分钟
单缝衍射的光强分布及测量
摘要 本实验利用传统的单缝衍射原理用较 简单的方法测量头发丝的直径。用振 幅矢量法讨论单缝衍射光强分布规律
• 可得b=2 d/L
实验原理
• 3．光电检测
• 光的衍射现象是光的波动性的一种表现。研究光的 衍射现象不仅有助于加深对光本质
• 的理解，而且能为进一步学好近代光学技术打下基 础。衍射使光强在空间重新分布，利用光电元件测 量光强的相对变化，是测量光强的方法之一，也是 光学精密测量的常用方法。
• （1）当在小孔屏位置处放上硅光电池和一维光强 读数装置，与数字检流计（也称光点检流计）相连 的硅光电池可沿衍射展开方向移动，那么数字检流 计所显示出来的光电流的大小就与落在硅光电池上 的光强成正比。如图4所示的实验装置。
2．测量衍射光斑的相对强度分布
• （1）移去小孔屏，在小孔屏处放上硅光电池及一维光强测量 装置，使激光束垂直移动方向。遮住激光出射口，把检流计 调到零点基准。在测量过程中，检流计的档位开关要根据光 强的大小适当换档。
• （2）检流计档位放在适当档，转动一维光强测量装置鼓轮， 把硅光电池狭缝位置移到标尺中间位置处，调节硅光电池平 行光管左右、高低和倾斜度，使衍射光斑中央最大两旁相同 级次的光强以同样高度射入硅光电池平行光管狭缝。
• 测量中央明纹的宽度L。
• 用测量显微镜直接测量头发丝直径，在其不同位 置测3次取平均值，并与之前间接测量结果进行比 较。

单缝衍射光强分布的测定光的衍射现象是光的波动性又一重要特征。

单缝衍射是衍射现象中最简单的也是最典型的例子。

在近代光学技术中，如光谱分析、晶体分析、光信息处理等到领域，光的衍射已成为一种重要的研究手段和方法。

所以，研究衍射现象及其规律，在理论和实践上都有重要意义。

实验目的1. 观察单缝衍射现象及特点。

2. 测定单缝衍射时的相对光强分布3. 应用单缝衍射的光强分布规律计算缝的宽度α。

实验仪器光具导轨座，He-Ne 激光管及电源，二维调节架，光强分布测定仪，可调狭缝，狭缝A 、B 。

扩束镜与起偏听偏器，分划板，光电探头，小孔屏，数字式检流计（全套）等。

实验原理光在传播过程中遇到障碍时将绕过障碍物，改变光的直线传播，称为光的衍射。

光的衍射分为夫琅和费衍射与菲涅耳衍射，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如图二 所示。

当处于夫琅和费衍射区域，式中α是狭缝宽度，L 是狭缝与屏之间的距离，λ是入射光的波长。

实验时，若取α≤10-4m, L ≥1.00m ，入射光是He-Ne激光，其波长是632.8nm,就可满足上述条件。

所以，实验时就可以采用如图一装置。

λ<<L82α如图二 单缝衍射的光路图1、导轨2、激光电源3、激光器4、单缝或双缝二维调节架5、小孔屏6、一维光强测量装置7、WJF 型数字式检流计根据惠更斯-菲涅耳原理，可导出单缝衍射的光强分布规律为当衍射角ϕ等于或趋于零时，即ϕ=0（或ϕ→0），按式，有故I=I 0，衍射花样中心点P 0的光强达到最大值（亮条纹），称为主极大。

当衍射角ϕ满足时，ｕ=k π 则I=0，对应点的光强为极小（暗条纹）， k 称为极小值级次。

若用X k 表示光强极小值点到中心点P 0的距离，因衍射角ψ甚小，则故X k =L ϕ=k λL/α,当λ、L 固定时，X k 与α成反比。

缝宽α变大，衍射条纹变密；缝宽α变小，衍射条纹变疏。

实验名称： 单缝衍射光强分布的测定 实验时间： 实验者：院系： 学号：指导教师签字： 实验目的：1.测定单缝衍射的相对光强分布；2.测定半导体激光器激光的波长。

实验仪器设备：光具座 半导体激光器 可调单缝 硅光电池 光电检流器 移测显微镜 光屏实验原理：1. 夫琅禾费衍射当光在传播过程中经过障碍物，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。

衍射通常分为两类：一类是满足衍射屏离光源或接收屏的距离为有限远的衍射，称为菲涅耳衍射；另一类是满足衍射屏与光源和接收屏的距离都是无限远的衍射，也就是照射到衍射屏上的入射光和离开衍射屏的衍射光都是平行光的衍射，称为夫琅禾费衍射。

以波长为λ的单色平行光（实验用散射角极小的激光器产生激光束）垂直通过单缝，经衍射后，在屏上可以得到一组平行于单缝的明暗相间的条纹（夫琅禾费衍射条纹）。

如图所示。

根据惠更斯——菲涅耳原理，可知220sin ββθI I = 由θλπβsin a =得 220)sin ()sin (sin λθπλθπθa a I I =0I I θ叫做相对光强 暗纹条件)0,,2,1(asin =±±==θλθI k k (θ很小，故θθθ≈≈tan sin ，)中央明纹两侧暗条纹之间的角宽a 2λθ=∆ 相邻两暗条纹之间角宽aλθ=∆’ 0=θ时，0I I =θ，此时光强最大，为主最大。

其两侧相邻两暗条纹间都有一个次最大，角位置分别为。

，、、 a47.3a 46.2a 43.1sin λλλθ±±±= 相应的 008.0017.0047.00、、=I I θ 得到单缝衍射相对光强分布曲线2.测入射光波波长dθD x 亮暗在实验中，θ很小，设单缝距屏L ，屏上条纹距中心点为x ，Lx tan sin =≈θθ 由asin λθk=，得对应第一级暗条纹有Lb ∆==asin λθ 则可以测得入射光波波长Lb∆=a λ 操作步骤：1. 根据指导书上的装置图安装好实验仪器；2. 打开激光器，使激光束对准可调狭缝且垂直照射。

单缝衍射的光强分布的测量单缝衍射是一种经典的光学现象，它描述了光通过一个窄缝缝隙后，会产生一系列暗纹和明纹的分布图案。

这一现象被广泛应用于科学研究和工业应用中，因此对单缝衍射的光强分布测量具有重要意义。

本文将介绍单缝衍射的基本理论、实验装置和光强分布的测量方法。

一、单缝衍射的基本理论单缝衍射是一种衍射现象，它是指光通过一个宽度为d的狭缝时所产生的衍射效应。

根据光的波动理论，当光线通过一个宽度为d的孔或缝隙时，光线被分散成许多波前，这些波前互相干涉，从而形成了一系列明暗条纹。

这些条纹的间距和亮度取决于光波的波长和狭缝的尺寸。

根据菲涅耳衍射理论，单缝衍射的光强分布可以用以下公式来描述：I = I_0 × (sin(πa/λ) / (πa/λ))^2 × (sin(πd/λ) / (πd/λ))^2其中，I_0为入射光的强度；a为缝隙中心到屏幕的距离；d为缝隙的宽度；λ为光的波长。

根据公式可知，单缝衍射的光强分布具有典型的中央最大值和一系列交替的暗纹和明纹，它们的间距和强度都取决于λ和d的大小比。

实验中，测量单缝衍射光强分布是通过光强计测量光的强度分布，然后将测量的数据与理论公式进行比较，从而验证光的波动性和理论模型。

二、实验装置为了测量单缝衍射的光强分布，需要有一个正常的光源，一个单缝和一个光强计。

下面是实验装置的详细介绍：1. 光源实验中所需的光源可以是激光、白光、单色光等。

其中，激光通常是最好的光源，因为它的频率和波长比较稳定，光的强度高，并且方向性强，易于控制。

激光通常被用于高精度的光学测量和调整，但是它也比较昂贵，容易受到环境噪声的干扰。

2. 单缝单缝通常是由金属或化学纤维制成的，其宽度一般在微米级别。

单缝可以通过微加工技术制造，也可以购买专业的单缝板。

实验中要保证单缝的宽度精度和平面度，这对于结果的精度有很大的影响。

3. 光强计光强计是实验中测量光强分布的重要工具。

它可以是钨丝光电池、光电二极管、CCD 相机等。

单缝衍射的光强分布及缝宽测定凃逍羽武汉大学 物理科学与技术学院 物理学基地1班 学号：2011301020019摘要： 本次的实验主要目的在于观察单缝的夫琅和费衍射现象及其随单缝宽度变化的规律，加深对光的衍射理论的理解。

学习光强分布的光电测量方法。

利用衍射花样测定单缝的宽度。

关键词：光学实验；单缝衍射；光强分布 The Light intensity distribution of the Single-slit diffraction and the Seam width determinationTu XiaoyuWuhan University Physical science and technology academy Basic physicsclass 2011301020019Abstract: The main purpose of the experiment is to observe the single slit Fraunhofer diffractionphenomena and single slit width with change rules, deepen the understanding of light diffraction theory. Learning light intensity distribution of photoelectric measuring method. Diffraction pattern determine the width of the single slot.Key words: Optical experiment ；Single-slit diffraction ；Light intensity distribution0 引言为了能够计算一般的衍射图必须取一定的近似，通常取菲涅耳近似和夫琅禾费近似，其相应的衍射区内光波的行为分别称为菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射。

单缝衍射光强分布的测量实验数据在一个阳光明媚的早晨，咱们的实验室里传来了一阵阵欢声笑语。

大家都聚在一起，准备进行一个有趣的实验，哦对，就是那个单缝衍射光强分布的测量实验。

光，真是个神奇的家伙，今天我们就要看看它是如何变戏法的。

你们知道，光从狭窄的缝隙里射出来，会出现那些五彩斑斓的条纹，简直像是在举办一场光的派对，谁能想到光也会玩“捉迷藏”呢？说到实验，大家伙儿的兴奋劲儿简直是扑面而来。

我们准备了一个简单的设备，拿出了一块屏幕，真的是普通的那种，像是家里用的老电视。

然后，找了一个小缝隙，嘿嘿，就是那样一个小小的地方。

咱们就要把激光笔对准那缝隙，激光的光束直直地射过去，结果可想而知，屏幕上就出现了一道道亮亮的条纹。

就像是光在跳舞一样，有节奏，有韵味，让人忍不住想跟着一起摇摆。

这个实验的乐趣，不仅仅在于看那些光条，还在于我们要量一量这些光强的分布。

你想啊，什么叫光强分布，就是看哪些地方亮得像白昼，哪些地方又暗得像摸黑走路。

为了能得到更准确的数据，大家准备了各种各样的工具，尺子、纸、笔，简直是武装到牙齿。

结果大家就像变成了小科学家，认真得不得了，心里那个激动啊，简直可以把天都要炸了。

我们开始一边照着屏幕，一边用尺子测量那些条纹的亮度。

你知道，条纹不只是在那儿摆着，亮的地方就像是被点亮的舞台，暗的地方就好像躲在角落里的小剧团，谁也不想去搭理。

每测量一次，大家就欢呼一声，像是在为自己的成果点赞，感觉这就是科学的魅力。

数据一个个记录下来，简直是一份光的盛宴。

而在记录的过程中，难免也会遇到一些小插曲。

有个同学因为太激动，手一抖，激光笔差点掉到地上。

那一瞬间，大家心都提到嗓子眼儿了，简直比看惊悚片还要紧张。

不过，谁让咱们的同学手脚麻利，一下就稳住了。

那一刻，大家大笑，气氛一下子又回到了轻松愉快的状态。

这个小插曲让我们明白，科学的路上总会有些小波折，但只要心态好，什么都能化险为夷。

接下来的时间，我们聚精会神地对着数据进行分析。

一 实验目的1 观察单缝夫琅禾费衍射现象2 学习利用光电元件测量相对光强的实验方法，观察单缝衍射中相对光强分布规律，并测出单缝宽度 二 实验仪器氦—氖激光器及光源 可调单缝 硅光电池移动装置 数字万用表 示波器 光具座各种支架 三 实验原理1 产生夫琅禾费衍射的实验装置夫琅禾费衍射要求光源和接收屏都距离衍射屏无限远，即入射光和衍射光都是平行光。

在实际中，距离无限远是办不到的，下面介绍两种实验室中接收夫琅禾费衍射常采用的装置（1）“焦面接收”装置把光源S 放在凸透镜2L 的前焦面上，把接收屏放在凸透镜2L 的后焦面上，则由几何光学可知，P S ,及狭缝D 的距离相当于无限远。

（2）“远场接收”装置在满足一定条件时候，也可以不用上述两种透镜，而获得夫琅禾费衍射图样。

这个条件是：1 衍射屏透光部分线度很小而且离光源很远，即满足：其中，Z 为D 及接受屏P 的距离以上所说的两个条件叫做夫琅禾费远场条件 2 夫琅禾费衍射图样规律 振幅矢量叠加法 定量将缝宽a 划 分 为 N 个 等 宽() 的 狭 窄 波 带 设每个波带内能量集中于图 3中 所 示 光 线 两 相 邻 光线光程差 位相差θλπλδπϕsin 22Na ==∆每条光线在屏上引起光振动振 幅 相 等即N A A A =⋅⋅⋅==21 用 多边 形 法 则 进 行 N 个 大 小 相 等 两 两依次相差为 ϕ∆的光振动的叠加如图3 中所示分振动振幅合振动振幅两式中消去 R 得 0→∆ϕ条件22sin22sin 2sin 2sin 111ϕϕϕϕϕϕ∆∆=∆∆≈∆∆=NN NA N A N A A10NA A =即中央明纹中心处振幅当∞→N ,N 个相接的矢量将变为一个圆弧 (见图4)πλθϕφ2sin a N =∆=∆φ∆=R A 0,即中央明纹中心处振幅2sin2/2sin 200φφφφ∆∆=∆∆=A A A p 令λθπλπδφsin 222a N N u ==∆= 则 式中 210)(NA I =为中央明纹光强理论上计算得出夫琅和费单缝衍射图样的光强分布规律为 （1）当0=θ时，光强具有极大值：0I I =θ，称为中央主极大当 a K /sin λθ=)3,2,1(⋅⋅⋅±=K (2)πK u =时，0=θI ，此时出现暗条纹，及此对应的位置为暗条纹中心。

I 。由实验数据描出各点, 用平滑曲线连接起来， 即为单缝衍射的光强分布曲线。
2.从光强分布曲线量出中央明纹的半宽度X1。 代入公式a＝Lλ/X1计算单缝的宽度。 λ＝650nm（半导体激光器，较小那种） 或632.8nm（氦氖激光器）
数据表格：
数据处理-坐标纸上画图
思考题 1.2.3
测量：
记录衍射条纹的光强度(光电流I )和相应的位置坐标x
注意（以下要在实验报告避免空程差； 3、测量范围？包含一级暗纹就可以了； 4、选择合适的测量步距（既不要使数据太繁杂；又要保 证结果的可靠性较高；条纹不同位置的测量步距可能不一样）
实验数据处理
1.作出单缝衍射的光强分布曲线(坐标纸上)。在直 角坐标纸上,以横轴表示位置x ; 纵轴表示光强度
测量单缝衍射的光强分布
梁广兴
实验内容和步骤:
1. 在导轨上装好实验装置，目测粗调，使各光学元件同轴。 2. 激光器与单缝之间的距离以及单缝与探测器之间的距离 均调在50cm左右。 3. 将光屏置于探测器之前,调二维调节架,选择所需的单缝 宽度a ，观察光屏上的衍射条纹；调整出一个图象清晰、对称、 条纹宽度适当（约0.5cm-1cm）的中央明条纹来。 4.使用检流计前一般先调零；选择量程的原则是在读数较稳 定的前提下使读数尽可能大。 5.本实验仪器问题较多，具体参考实验桌上的说明。