衍射光强分布测量

篇一：衍射光强分布的测实验报告衍射光强分布的测量1008406006 物理师范陈开玉摘要：为了观察并验证单缝衍射和多缝衍射的图样以及它们的规律，本实验设计了基于水平光路的测量方法。

运用自动光强记录仪来对衍射现象进行比较函数化的观察。

实验观察到衍射条纹随着缝宽变窄而模糊和间距扩大，并且通过仪器对光强图样的位置定位和夫琅禾费光强的公式来计算单缝的缝宽。

该实验装置结构简单、调节方便、条纹移动清晰。

关键词：衍射自动光强记录仪单缝多缝一、引言光的衍射现象是光的波动性的重要表现，并在实际生活中有较多应用，如运用单缝衍射测量物体之间的微小间隔和位移，或者用于测量细微物体的尺寸等。

本实验要求通过观察、测量夫琅禾费衍射光强分布，加深对光的衍射现象的理解和掌握。

二、实验原理1,衍射的定义: 波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象。

衍射现象是波的特有现象，一切波都会发生衍射现象,而光也是波的一种, 光在传播路径中，遇到不透明或透明的障碍物或者小孔（窄缝），绕过障碍物，产生偏离直线传播的现象称为光的衍射。

衍射时产生的明暗条纹或光环，叫衍射图样2,光的衍射分为夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射, 夫琅禾费衍射是指光源和观察点距障碍物为无限远，即平行光的衍射;而菲涅尔衍射是指光源和观察点距障碍物为有限远的衍射.本实验研究的只是夫琅禾费衍射.实际实验中只要满足光源与衍射体之间的距离 ,衍射体至观察屏之间的距离都远大于就满足了夫琅禾费衍射的条件,其中a为衍射物的孔径,λ为光源的波长.3,单缝、单丝衍射原理：如上图所示，a为单缝宽度，缝和屏之间的距离为，为衍射角，其在观察屏上的位置为，离屏幕中心的距离为 =，设光源波长为λ，则有单缝夫琅禾费衍射的光强公式为：式中是中心处的光强，与缝宽的平方成正比。

若将所成衍射图样的光强画成函数图象在坐标系中，则所成函数图象大致如下除主极强外，次极强出现在的位置，它们是超越方程的根，其数值为：对应的值为当角度很小时，满足，则可以近似为因而我们可以通过得出函数中次级强的峰值的横坐标只差来确定狭缝的宽度a4，多缝衍射和干涉原理多缝衍射的示意图如上图，每条缝的宽度为a，两条缝的中心距离为d，其中的每个单缝的衍射光强强度都和之前的单缝衍射光强公式一致。

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。

光强分布的‎测量实验一、实验目的１．观察单缝衍‎射现象，加深对衍射‎理论的理解‎。

２．会用光电元‎件测量单缝‎衍射的相对‎光强分布，掌握其分布‎规律。

３．学会用衍射‎法测量微小‎量。

4．验证马吕斯‎定律。

二、实验原理如图1所示‎，图1 夫琅禾费单‎缝衍射光路‎图与狭缝E 垂‎直的衍射光‎束会聚于屏‎上P 0处，是中央明纹‎的中心，光强最大，设为I 0，与光轴方向‎成Ф角的衍‎射光束会聚‎于屏上PA ‎处，PA 的光强‎由计算可得‎：式中，b 为狭缝的‎宽度，λ为单色光的‎波长，当0=β时，光强最大，称为主极大‎，主极大的强‎度决定于光‎强的强度和‎缝的宽度。

当πβk =，即：220sin ββI I A =)sin (λφπβb =bKλφ=sin ），，，⋅⋅⋅±±±=321(K时，出现暗条纹‎。

除了主极大‎之外，两相邻暗纹‎之间都有一‎个次极大，由数学计算‎可得出现这‎些次极大的‎位置在β=±1.43π，±2.46π，±3.47π，…，这些次极大‎的相对光强‎I/I0依次为‎0.047，0.017，0.008，…图2 夫琅禾费衍‎射的光强分‎布夫琅禾费衍‎射的光强分‎布如图2所‎示。

图3 夫琅禾费单‎缝衍射的简‎化装置用氦氖激光‎器作光源，则由于激光‎束的方向性‎好，能量集中，且缝的宽度‎b 一般很小‎，这样就可以‎不用透镜L ‎1，若观察屏（接受器）距离狭缝也‎较远（即D 远大于‎b ）则透镜L2‎也可以不用‎，这样夫琅禾‎费单缝衍射‎装置就简化‎为图3，这时，由上二式可‎得三、实验装置激光器座、半导体激光‎器、导轨、二维调节架‎、一维光强测‎试装置、分划板、可调狭缝、平行光管、起偏检偏装‎置、光电探头、小孔屏、数字式检流‎计、专用测量线‎等。

Dx /ta n s i n =≈φφxD K b /λ=图4 衍射、干涉等一维‎光强分布的‎测试四、实验步骤1. 接上电源（要求交流稳‎压220V ‎±11V ，频率50H ‎Z 输出），开机预热1‎5分钟；2. 量程选择开‎关置于“1”档，衰减旋钮顺‎时针置底，调节调零旋‎钮，使数据显示‎为－.000； （一）单缝衍射一‎维光强分布‎的测试1、 按图4搭好‎实验装置。

前言随着科技进步，当今先进的光谱实验室已不再使用照相干版法获得光谱图形，先进的光学实验室也不再用测量望远镜或丝杠带动光电池来测量干涉、衍射花样的光强分布，所使用的都是以CCD器件为核心构成的各种光学测量仪器。

LM99PC单缝衍射仪/多道光强分布测量系统用线阵CCD器件接收光谱图形和光强分布，利用计算机的强大数据处理能力对采集到的数据进行分析处理，通过直观的方式得到我们需要的结果。

与其他产品相比，LM99PC具有分辨率高（微米级），实时采集、实时处理和实时观测，观察方式多样，物理现象显著，物理内涵丰富，软件功能强大等明显的优点，是传统单缝衍射仪的升级换代产品。

第1章硬件组成一套完整的LM99PC由光具座、激光器、组合光栅、LM501/601 CCD光强分布测量仪和计算机数据采集盒（USB接口），外加一套计算机组成。

LM99PC外观1．激光器：小功率的半导体激光器或He-Ne激光器均可在LM99PC上使用；2．组合光栅：由光栅片和二维调节架构成，见图1，光栅片上有7组图形，见图2。

光栅片上部/ 下部第1组：单缝（a=0.12mm）/ 单丝（0.12mm）第2组：单缝（a=0.10mm）/ 单丝（0.10mm）第3组：单缝（a=0.07mm）/ 双缝（a=0.07mm，d=2）第4组：单缝（a=0.07mm）/ 双缝（a=0.07mm，d=3）第5组：单缝（a=0.07mm）/ 双缝（a=0.07mm，d=4）第6组：双缝（a=0.02mm）/ 三缝（a=0.02mm，d=2）第7组：四缝（a=0.02mm）/ 五缝（a=0.02mm，d=2）d为缝中心的间距与缝宽的比值。

几组多缝结构按排是针对母国光等编第 1 页 共 21 页《光学》P223~P227；P325~P331的教学内容所设计。

3．计算机数据采集盒：计算机数据采集盒用USB 接口与计算机相连，同时以DB15插座通过电缆线与LM601/501 CCD 光强仪后面板各插孔相连。

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。

实验6－21 光强分布的测量实验目的⑴ 观察衍射、干涉、偏振光等现象。

⑵ 测量衍射、干涉、偏振光等的光强分布。

⑶ 验证马吕斯定律。

实验原理光的衍射现象是光的波动性的重要表现。

根据光源及观察衍射图象的屏幕（衍射屏）到产生衍射的障碍物的距离不同，分为菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射两种，前者是光源和衍射屏到衍射物的距离为有限远时的衍射，即所谓近场衍射；后者则为无限远时的衍射，即所谓远场衍射。

于无限远），即要求照射到单缝上的入射光、衍射光都为平行光，屏应放到相当远处，在实验中只用两个透镜即可达到此要求。

实验光路如图1所示，与狭缝E 垂直的衍射光束会聚于屏上P 0是中央明纹的中心，光强最大，设为I 0与光轴方向成φ角的衍射光束会聚于屏上P A 处，P A 的光强由计算可得：)sin (;sin 220λφπβββb I I A == （1）式中，b 为狭缝的宽度，λ波长，φ为衍射角，当φ=0时，I =I 0这就是平行于光轴的光汇聚处，亮条纹的中心点的光强，当β=K π，即：....3,2,1sin ±±±==k bKλφ（2时，I =0应的位置为暗条纹中心。

用氦氖激光器作光源，则由于激光束的方向性好，能量集中，且缝的宽度b 一般很小，这样就可以不用透镜L 1，若观察屏（接受器）距离狭缝也较远（即D 远大于b ）则透镜L 2也可以不用，这样夫琅禾费单缝衍射装置就简化为图2，这时，D x /tan sin =≈≈φφφ （3）由（2）、（3）二式可得x D K b /λ= （由以上可见：⑴ 中央亮条纹的宽度被k =±1的衍射角所确定，即中央条纹的角宽度为：bλφ2=∆ （⑵衍射角φ与缝宽b 足够大时（b >>λ）可以忽略，从而可将光看作沿直线传播。

⑶对应任何两相邻暗条纹，Δφ=λ/b ，即暗条纹是以P 0右对称分布的。

⑷除了主极大之外，两相邻暗纹之间都有一个次极大，他们的宽度是中央亮条纹宽度的二分之一，由数学计算可得出这些次极大的位置在β=±1.43π，±2.46π，±3.47π，…，这些次极大的相对光强I/I 0依次为0.047，0.017，0.008，…夫琅禾费衍射的光强分布如图3所示。

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。

实验 衍射光强的定量研究与单缝的测量【实验目的】1．掌握在光具座上组装、调整光路的实验技能；学习微机自动控制进行测量时相关参量的设定。

2．了解光强测量的一种方法，观察并定量测定衍射元件产生的光衍射图样；掌握一种单缝宽度的测量方法。

【实验原理】1．衍射光强分布谱光的衍射是人所共知的一种自然现象，光衍射的实验光路主要由光源、衍射元件和观察屏等三要素，在光具座或光学平台上组装而成。

根据三者间距离的大小，将光衍射效应大致分成两种典型的光衍射图样，一种是衍射元件与光源和观察屏都相距无穷远，产生这种类型的光衍射叫夫琅禾费衍射，另一种是上述三者间相距有限远，产生的光衍射叫做菲涅耳衍射。

由于激光光束平行度较佳，且三者间距离远大于元件的线度，故本实验着重研究更具有实际意义的夫琅禾费衍射。

根据光衍射理论分析，不同衍射元件产生的光衍射图样和光强分布是不同的。

在理想条件下，理论研究不同衍射元件产生的衍射效应，得到对应的夫琅禾费衍射光强计算公式为：⑴ 单缝夫琅禾费衍射光强理论计算公式λθπθsin ,sin 20a u u u I I =⎪⎭⎫ ⎝⎛=上式表示在衍射角θ时，观测点的光强I θ值与光波波长λ值和单缝宽度a 相关，[]2sin()/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（I 0/I θ）的大小。

若sin θ为横坐标，（I 0/I θ）为纵坐标，可得到单缝衍射光强分布谱（如图14-1）。

从图14-1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sin θ=±1.43a λ，±2.46a λ，±3.47aλ，…的位置，各级次极强的光强与入射光强比值分别是I 1/I 0≈4.7%，I 2/I 0≈1.7%，I 3/I 0≈0.08%，…。

此外，在单缝衍射光强分布谱上还有暗斑，依次出现在sin θ=±a λ，±2a λ，±3aλ，…的位置，分别称为±1、±2、±3、…级。

[精编]衍射光强分布的测实验报告衍射光强分布的测量实验报告一、实验目的本实验旨在通过测量衍射光强分布，深入理解光的衍射现象，掌握衍射光强分布的基本规律。

二、实验原理衍射是指波遇到障碍物时，在障碍物后面形成的现象。

当光通过狭缝或绕过障碍物时，会因衍射效应而产生光强分布的变化。

衍射光强分布受到多种因素的影响，如波长、孔径大小、观测距离等。

本实验将通过测量衍射光强分布，分析这些因素的影响。

三、实验步骤1.准备实验器材：激光器、狭缝、屏幕、尺子、笔记本等。

2.调整激光器，确保光束垂直照射到狭缝上。

3.将屏幕放置在狭缝后面，调整距离以观察衍射现象。

4.用尺子测量狭缝到屏幕的距离，记录数据。

5.用笔记本记录衍射光强分布情况。

6.改变狭缝大小，重复步骤2-5。

7.换用不同波长的激光，重复步骤2-5。

四、实验结果与数据分析1.数据记录：在实验过程中，记录不同条件下的衍射光强分布数据。

包括狭缝大小、波长、距离等参数。

2.数据处理：对记录的数据进行分析，计算出衍射光强分布的峰值位置和强度。

比较不同条件下的结果，观察变化规律。

3.数据对比：将实验结果与理论预测进行比较，分析误差产生的原因。

通过修正误差，进一步优化实验方案。

五、结论总结通过本次实验，我们观察到了光的衍射现象，并测量了衍射光强分布。

实验结果表明，衍射光强分布受到多种因素的影响，如狭缝大小、波长和观测距离等。

当改变这些因素时，衍射光强分布会发生相应的变化。

例如，随着狭缝宽度的增加，衍射条纹变得模糊；随着波长的增加，衍射条纹间距变大；随着观测距离的增加，衍射光强分布的峰值强度降低。

这些变化规律与理论预测相符合，说明我们的实验结果是可靠的。

通过本次实验，我们进一步深入理解了光的衍射现象，掌握了衍射光强分布的基本规律。

这有助于我们更好地理解光学现象，为实际应用提供指导。

同时，本次实验也锻炼了我们的动手能力和观察能力，提高了我们的实验技能和科学素养。

单缝衍射的光强分布与缝宽测量摘要： 本文主要介绍了通过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。

利用衍射图案测定单缝的宽度。

关键词：单缝衍射；光强分布 ；光电流；单缝缝宽The Light intensity distribution of the Single-slit diffraction andthe Seam width determinationAbstract : 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 : Single-slit diffraction ；Light intensity distribution ；photo-current ；the seam width一、 引言单缝衍射的基本解释是光在传播过程中遇到障碍物，光波会绕过障碍物继续传播。

而所谓的夫琅禾费衍射是指光源、衍射屏和观察屏三者之间都是相距无限远的情况。

即当入射光和衍射光都是平行的情况。

其图案是一组平行于狭缝的明暗相间的条纹。

与光轴平行的衍射光束是亮纹的中心，其衍射光强为极大值。

除中央主极大外，两相邻暗纹之间有一次极大。

位置离主极大越远，光强越小。

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。

单缝衍射光强的分布测量实验报告一、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数据处理技巧。

二、实验原理当一束平行光通过宽度为 a 的单缝时，会在屏幕上产生衍射条纹。

根据惠更斯菲涅尔原理，衍射光强分布可以用下式表示：＼I ＝ I_0 ＼left(＼frac{＼sin\beta}｛＼beta}＼right)＾2\其中，＼（I_0\）是中央明纹中心的光强，＼（＼beta ＝＼frac{＼pi a ＼sin\theta}｛＼lambda}＼），＼（＼theta\）是衍射角，＼（＼lambda\）是光波波长。

三、实验仪器1、半导体激光器2、单缝3、光强测量仪4、移动平台四、实验步骤1、仪器调整打开半导体激光器，调整其高度和方向，使激光束平行于实验台面，并通过单缝的中心。

将光强测量仪的探头放置在合适的位置，确保能够接收到衍射光。

2、测量光强分布移动光强测量仪的探头，从中央明纹中心开始，沿衍射方向逐点测量光强，并记录数据。

测量范围应包括中央明纹和若干级次的暗纹和明纹。

3、改变单缝宽度，重复测量更换不同宽度的单缝，重复上述测量步骤。

五、实验数据以下是在不同单缝宽度下测量得到的光强分布数据（单位：相对光强）：｜衍射角（度）｜单缝宽度 a ＝ 01mm ｜单缝宽度 a ＝02mm ｜单缝宽度 a ＝ 03mm ｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜－15 ｜ 002 ｜ 0005 ｜ 0002 ｜｜－12 ｜ 005 ｜ 001 ｜ 0005 ｜｜－9 ｜ 01 ｜ 002 ｜ 001 ｜｜－6 ｜ 02 ｜ 005 ｜ 002 ｜｜－3 ｜ 04 ｜ 01 ｜ 005 ｜｜ 0 ｜ 10 ｜ 02 ｜ 01 ｜｜ 3 ｜ 04 ｜ 01 ｜ 005 ｜｜ 6 ｜ 02 ｜ 005 ｜ 002 ｜｜ 9 ｜ 01 ｜ 002 ｜ 001 ｜｜ 12 ｜ 005 ｜ 001 ｜ 0005 ｜｜ 15 ｜ 002 ｜ 0005 ｜ 0002 ｜六、数据处理与分析1、绘制光强分布曲线以衍射角为横坐标，光强为纵坐标，分别绘制不同单缝宽度下的光强分布曲线。

姓名：易常瑞学号：5502211043 专业班级：应物111班班级编号：S008实验时间：第三周星期一13:00 座位号：6 教师编号：T023 成绩：单缝衍射与光强分布测量一、实验目的1.观察单缝衍射现象，加深对衍射理论的理解；2.会用光电元件测量单缝衍射的相对光强分布，掌握其分布规律，测出单缝宽度。

二、实验仪器半导体激光器，狭缝，光阑，电源，调节光强的仪器，平行光管，CCD（电荷耦合元件），电脑一台（相关软件）和WGZ--IIA导轨。

三、实验原理1.单缝衍射强度分布公式。

N姓名：易常瑞学号：5502211043 专业班级：应物111班班级编号：S008实验时间：第三周星期一13:00 座位号：6 教师编号：T023 成绩：如图1、2，坐标取法。

按照惠更斯—菲涅尔原理，我们把缝内的波前AB分割成许多等宽的窄条，它们是振幅相等的次波源，朝多个方向发射次波，由于接收屏幕位于透镜,的像方焦面上，角度相同的衍射线汇聚于幕上同一点，设入射光与光轴平行，则在波面AB上无相位差，单缝上下边缘A、B到的衍射线间的光程差为，设缝宽为a。

在旁轴条件下，按菲涅尔—基尔霍夫公式：其中r是波前上坐标为x的点Q到场点的光程，由图3可知光程差为姓名：易常瑞学号：5502211043 专业班级：应物111班班级编号：S008实验时间：第三周星期一13:00 座位号：6 教师编号：T023 成绩：它与y无关。

在正入射情况下是与x、y无关的常量。

将（1）式先对y积分，并把所有与x无关的因子归并到一个常量C中，于是得到其中当式（2）中取0时，有，式（2）可写为两边取平方得：姓名：易常瑞学号：5502211043 专业班级：应物111班班级编号：S008 实验时间：第三周星期一13:00 座位号：6 教师编号：T023 成绩：要测出单缝衍射的光强分布只需测出即可。

而产生亮条纹的位置是：对应的数值为：对应的sin为在近轴条件下，，令，姓名：易常瑞 学号：5502211043 专业班级：应物111班 班级编号：S008 实验时间：第三周星期一13:00 座位号： 6 教师编号： T023 成绩：而（其中K=0,1,2，…），则四、 实验内容实验装置连接如下图：步骤：（1） 开启电源开关，调整激光器和光阑共轴（水平移动光阑，只要照在CCD上的光强不变，则可以认为已经共轴了），将平行光管放于导轨上，再把调节光强的装置放上去，最后把CCD 连上电脑；（2） 屏蔽背景光源开启电脑，打开软件，进行拍摄，调整缝数，直到单缝，再调整光强，直到看到清晰的单缝衍射图像；（3） 然后将图像保存为BMP 或IPJ 格式，然后打开图片，点击“水平”，再在出现的图像左上方点击“线模式”，再点击“制表”，保存为excel ，打开文件，利用excel 画出图像。