光的衍射现象-单缝夫琅禾费衍射

夫琅和费单缝衍射实验报告夫琅和费单缝衍射实验报告夫琅和费单缝衍射实验是光学领域中的一项重要实验，它揭示了光的波动性质。

本文将介绍夫琅和费单缝衍射实验的原理、实验装置和实验结果，并探讨其对光学理论的贡献。

一、实验原理夫琅和费单缝衍射实验是基于光的波动性质而进行的。

当光通过一个狭缝时，光波会发生衍射现象，即光波会弯曲并扩散到周围空间。

夫琅和费单缝衍射实验利用单缝的特性来观察光的衍射现象，从而揭示光的波动性。

二、实验装置夫琅和费单缝衍射实验的装置相对简单，主要包括光源、单缝、屏幕和测量仪器。

光源可以使用激光器或者单色光源，确保光的单色性。

单缝通常是一个细长的狭缝，可以是金属制成。

屏幕用于接收光的衍射图样，可以是白色的墙壁或者特制的屏幕。

测量仪器可以是尺子或者显微镜，用于测量衍射图样的尺寸。

三、实验过程实验开始时，将光源对准单缝，并调整光源的位置和角度，使得光线垂直射向单缝。

然后，在屏幕上观察到的光的衍射图样。

根据实验需要，可以调整单缝的宽度和光源的强度，观察不同条件下的衍射现象。

四、实验结果夫琅和费单缝衍射实验的结果是一系列明暗相间的条纹，称为衍射图样。

衍射图样的中央区域亮度最高，称为中央极大。

中央极大两侧是一系列暗条纹，称为暗纹。

暗纹两侧又是一系列亮条纹，称为亮纹。

亮纹和暗纹的宽度和间距与单缝的宽度和入射光的波长有关。

五、实验分析夫琅和费单缝衍射实验的结果可以用光的波动理论解释。

当光通过单缝时，光波会向前传播，并在缝后形成球面波。

这些球面波相互干涉，形成衍射图样。

中央极大对应光波的相干增强，而亮纹和暗纹对应光波的相干减弱。

夫琅和费单缝衍射实验的结果还验证了赫兹斯普龙光波理论。

根据赫兹斯普龙光波理论，光波可以看作是一系列波长和振幅不同的波组成的。

夫琅和费单缝衍射实验的结果与赫兹斯普龙光波理论预测的衍射图样相吻合，进一步证明了光的波动性。

六、实验应用夫琅和费单缝衍射实验的结果在实际应用中有着广泛的应用。

教学要求了解菲涅耳衍射、夫琅和费衍射、惠更斯－菲涅耳原理；理解光的衍射现象；单缝的夫琅和费衍射；圆孔的夫琅和费衍射、瑞利准则、分辨律；理解光学仪器的分辨本领。

15.1光的衍射现象惠更斯——菲涅耳原理15.1.1光的衍射现象及分类在讨论第六章时就已知道：孔隙（或障碍物）的线度与波长的比值直接影响着衍射现象，当孔隙（或障碍物）的线度与波长的数量级接近时，才能观察到明显的衍射现象。

对于光波，由于波长远小于一般孔隙（或障碍物）的线度，所以光的衍射现象通常不易观察到。

而光的直线传播却给人们留下了深刻的印象。

图15-1 光的衍射现象实验在实验室中，采用高亮度的激光或是普通的强点光源，同时屏幕的面积也足够大，则可以将光的衍射现象演示出来。

如图15-1（a）所示，E为屏幕，K是一个可调节的狭缝，S 为一单色点光源。

实验发现，当E，K，S三者位置固定的情况下，光通过宽缝时，是沿直线传播的，如图(a)所示。

若将缝的宽度减小到约10 4m及更小时，缝后几何阴影区的光屏上将出现衍射条纹，如图(b)所示，光斑的亮度也由原来的均匀分布变成一系列的明暗条纹（单色光源）或彩色条纹（白光光源），条纹的边缘也失去了明显的界限，变得模糊不清，这就是光的衍射现象。

衍射系统是由光源、衍射屏和接收屏组成，通常是根据三者相对位置的大小，把衍射现象分为两类。

一类是光源、接收屏（或两者之一）与衍射物之间的距离有限远。

这种衍射叫做菲涅耳衍射（或近场衍射），如图15-2（a ）所示。

另一类是光源、接收屏与衍射物的距离都是无限远。

这种衍射称为夫琅禾费衍射（或远场衍射），如图15-2（b ）所示。

在实验室中产生的夫琅禾费衍射通常利用两个会聚透镜来实现，如图15-2（c ）。

由于夫琅和费衍射在实际应用和理论上都十分重要，而且这类衍射的分析与计算都比菲涅耳衍射简单，因此本节只讨论只讨论夫琅和费衍射。

15.1.2惠更斯——菲涅耳原理惠更斯原理指出：波阵面上的每一点都可以看成是发射子波的新波源，任何时刻子波的包迹即为新的波阵面。

2020年春季大学物理实验专业班级：学号： 姓名： 日期：实验名称：单缝夫琅禾费衍射实验目的：观察激光通过单缝后的夫琅禾费衍射现象，测量出单缝宽度实验仪器材料：激光笔、光屏（白纸、墙壁）、卡片（银行卡、校园卡）、直尺、卷尺实验方案（装置）设计：相关理论（公式）、原理图、思路等【夫琅禾费衍射实验原理】：光的衍射通常分为两类：当衍射屏离光源或接收屏的距离为有限远，称为菲涅耳衍射； 当衍射屏与光源和接收屏的距离都是无限远，称为夫琅禾费衍射。

如上图：单缝宽度AB=a ，单缝到接收屏之间的距离是L ，衍射角为Ф 的光线聚到屏上P 点。

设P 点到中央明纹中心距离X K 。

A 、B 出射光线到P 点的光程差则为φsin a 。

当光程差是半波长的偶数倍，形成暗纹。

由于Ф很小，Lax a k /sin =φ即：当λk L ax k =/，时，出现暗纹。

得到单缝宽度：kx Lk a /λ=实验过程：实验步骤、实验现象观察、出现的问题及解决方法等 {一}实验步骤：【1】自制实验器材与装置，并将“狭缝装置”固定于桌面；调整并摆好激光笔的位置，使激光能垂直于狭缝射到远处的墙壁上，并呈现较为清晰的衍射图像；【2】用卷尺测出“狭缝装置”到墙壁的距离L ，重复测量5次，取平均值，并记录数据； 【3】测量暗环中心到中央明纹中心的距离X k ，可选择第1级（k=1）或第2级（k=2）暗纹。

测量5次，取平均值，并记录数据；【4】通过实验原理部分的公式计算出狭缝宽度。

（本实验采用红色激光，红光的波长为650nm ）{二}实验现象的观察：当正确摆好实验装置后，在墙壁上可以观察到，清楚的衍射现象，有亮纹也有暗纹，如下图所示（拍摄效果可能不是很好，见谅）：{三}出现的问题以及解决的方法：（1）问题：开始时，由于并不太了解缝隙要“小”到的程度，所以缝隙宽度太大，无法观察到衍射现象解决：调节缝宽到足够小，即可观察到明显的衍射现象，在1mm 以下，现象比较明显。

单缝夫琅禾费衍射明暗纹公式
夫琅禾费衍射是物理学的一个重要分支，用于研究光的衍射现象。

夫琅禾费衍射的基本原理是：当通过一条狭缝或一些微小孔洞的光线照射一个物体时，会发生弯曲和散射。

这种现象被称为衍射。

夫琅禾费衍射明暗纹的公式是：
dsin(θ) = mλ
其中，d是狭缝孔径的宽度，θ是散射光线和中心光线之间的夹角，m是干涉级数，λ是波长。

夫琅禾费衍射明暗纹公式的含义是，照射物体的光线被散射，形成明暗不同的衍射纹。

这些纹理取决于狭缝孔径宽度与照射光线波长之比、衍射角度等因素。

在实际应用中，夫琅禾费衍射广泛用于光学、激光技术、人体健康、科学研究等领域。

例如，科学家们能够通过夫琅禾费衍射技术，在人体细胞和组织中观察到各种有用信息，以帮助研究人类疾病的发病机理和治疗方法。

总之，夫琅禾费衍射明暗纹公式是物理学中重要的公式，用于描述狭缝或孔洞光散射过程中形成的明暗纹的特征。

夫琅禾费单缝衍射公式1. 什么是夫琅禾费单缝衍射？好家伙，今天咱们聊聊一个神奇的现象——单缝衍射。

别看名字听起来复杂，实际上这就是光的一种神奇行为。

想象一下，你在阳光下打着一个小小的洞，光透过这个缝隙后，就像水流过一个狭窄的地方一样，开始波动。

这种波动就叫“衍射”，而夫琅禾费则是这项技术的老前辈之一，给它起了个名字，听起来特别牛逼！在科学的世界里，夫琅禾费就是个大佬，他发现了光在通过狭缝的时候，会像一个大明星一样，开始发散、变形，最后形成一些特别有趣的图案。

简单点说，就是光并不总是直线走，它也喜欢在缝隙中“逛逛”，变得有些“顽皮”。

这可不是光的任性，而是它的本性。

2. 单缝衍射的公式好吧，话不多说，进入正题。

单缝衍射的公式其实也不难理解。

公式的样子是这样的：a sin theta = n lambda 。

这里的“a” 是缝的宽度，“θ” 是衍射角，“n” 是一个整数，代表衍射的级数，“λ” 则是光的波长。

听起来有点复杂，但别担心，咱们慢慢来，像吃麻辣火锅一样，细嚼慢咽！首先，缝的宽度“a”就像是一个小小的门，越窄，光透过后就越疯狂。

如果你把门打开得大一点，光就乖乖的直走，没什么好玩的。

如果门太小，光一进去就开始“逛”，形成了一个个花花绿绿的光斑，像是在开派对，特别热闹！然后是“θ”，就是光散开的方向。

光是个调皮捣蛋的家伙，喜欢向不同的方向乱跑，而“θ”就是记录这些方向的好帮手。

每当你看到那些漂亮的条纹图案，实际上就是光在争先恐后想要找到出口的结果。

3. 衍射现象的应用说到这里，很多朋友可能会问：“这个衍射有什么用啊？”嘿嘿，别着急，应用可多了去了！首先，单缝衍射在科学实验中可是个老帮手，尤其是在光学仪器中。

比如，显微镜和望远镜就常常用到这招，帮我们看清那些微小的细节。

再者，衍射现象也应用在音乐里。

听过古典音乐的朋友可能会发现，音色的变化和光的衍射有异曲同工之妙。

音乐的和声就像光的干涉，让不同的音波交织在一起，产生出美妙的旋律。

夫琅禾费单缝衍射实验报告夫琅禾费单缝衍射实验报告夫琅禾费单缝衍射实验是一项经典的物理实验，它揭示了光的波动性质以及光的传播中的干涉现象。

在这个实验中，我们使用一束单色光通过一个细缝，观察光的衍射现象，并记录下实验结果。

实验装置主要包括一束单色光源、一个细缝和一个屏幕。

在实验开始前，我们首先要保证实验环境的稳定性，排除干扰因素。

然后，我们调整光源的位置，使其与细缝保持适当的距离。

接下来，我们将光源打开，并将屏幕放置在光源的后方，以观察光的衍射现象。

当光通过细缝时，光的波动性质会导致光的传播方向发生改变，从而形成衍射现象。

在屏幕上，我们可以观察到一系列明暗相间的条纹，这些条纹被称为衍射条纹。

通过观察这些衍射条纹，我们可以得出一些有关光的性质的重要结论。

首先，我们可以观察到衍射条纹的中央区域最亮，这是因为在中央区域，光的传播方向发生的改变最小，光的干涉最强。

而在离中央区域越远的地方，光的干涉逐渐减弱，导致条纹变暗。

这一现象表明，光的波动性质使得光在传播过程中发生了干涉。

其次，我们还可以观察到衍射条纹的间距随着细缝的宽度减小而增大。

这是因为细缝的宽度决定了光的传播方向发生改变的程度。

当细缝宽度较大时，光的传播方向改变较小，导致衍射条纹的间距较小；而当细缝宽度较小时，光的传播方向改变较大，导致衍射条纹的间距较大。

通过这一现象，我们可以推断出光的波长与细缝宽度之间存在着一定的关系。

在实验过程中，我们还可以进一步探究夫琅禾费单缝衍射实验的一些特殊现象。

例如，当细缝的宽度非常小，接近光的波长时，我们可以观察到衍射条纹的中央区域出现明亮的中央峰。

这是因为在这种情况下，光的传播方向几乎没有发生改变，导致中央峰的亮度最大。

这一现象被称为夫琅禾费衍射。

除了夫琅禾费衍射外，我们还可以观察到衍射条纹的形状随着光源的波长变化而变化。

当光源的波长增大时，衍射条纹的间距也随之增大；而当光源的波长减小时，衍射条纹的间距也随之减小。

夫琅禾费单缝衍射实验报告1.引言1.1 概述概述部分的内容可以描述夫琅禾费单缝衍射实验的背景和意义。

请参考下面的范例："夫琅禾费单缝衍射实验是一种经典的光学实验，用于研究光的衍射现象。

衍射是光线通过一个缝隙或物体边缘时发生的现象，它使光线朝不同的方向传播，产生特定的干涉图样。

夫琅禾费单缝衍射实验通过将单缝放置在光源和屏幕之间，研究光线经过缝隙后在屏幕上形成的衍射图案。

夫琅禾费单缝衍射实验具有重要的理论和实际意义。

在理论方面，通过观察和解释夫琅禾费单缝衍射实验的结果，我们能够深入了解光的波动性和光的干涉衍射现象。

实验结果与理论模型的对应关系，可以验证光的波动理论的准确性，并对光学现象的性质进行定量描述。

在实际应用中，夫琅禾费单缝衍射实验被广泛应用于光学仪器的设计和光学材料的研究。

通过精确控制和调节单缝的尺寸和光源的参数，可以实现对光的干涉衍射特性的精确测量和调控，为光学器件和光学系统的优化提供理论和实验基础。

本文将详细介绍夫琅禾费单缝衍射实验的原理和过程，并通过实验结果的分析与讨论，总结实验的关键点和注意事项。

通过本文的阐述，读者将能够了解夫琅禾费单缝衍射实验的原理和应用，以及在实验中应该注意的问题，为进一步深入研究和应用光学学科打下坚实的基础。

"1.2 文章结构本文主要介绍了夫琅禾费单缝衍射实验的原理和过程以及实验结果的分析和总结。

文章内容按照以下结构进行组织：第一部分为引言，包括概述、文章结构和目的。

在概述中，简要介绍了夫琅禾费单缝衍射实验的背景和重要性。

文章结构部分（本部分）详细说明了本文的组织结构，使读者可以清晰地了解整个文档的内容安排。

目的部分明确了本次实验的目的是什么，通过实验我们可以得到哪些信息和结论。

第二部分是正文，主要分为两个小节。

第一小节介绍了夫琅禾费单缝衍射实验的原理，详细解释了光在通过单缝时的衍射现象以及衍射图样的特点。

第二小节描述了夫琅禾费单缝衍射实验的具体过程，包括实验器材的准备、实验步骤的具体操作以及数据的记录方式。

16.2单缝和圆孔的夫琅禾费衍射2622单缝的夫琅禾费衍射(1)单缝衍射的实验装置和现象夫琅禾费衍射是平行光的衍射，在实验中可借助于两个透镜来实现。

位于物方焦面上的点光源经透镜Li后成为一束平行光，照射在开有一条狭缝的衍射屏上。

衍射屏开口处的波前向各方向发出子波或衍射光线，方向相同的衍射光线经透镜L2后会聚在象方焦面上的同一点，各个方向的衍射光线在屏幕上形成了衍射图样，它在与狭缝垂直的方向上扩展开来。

衍射图样的中心是一个很亮的亮斑，两侧对称地分布着一系列强度较弱的亮斑，中央亮斑的宽度为其他亮斑的两倍，且它们都随狭缝宽度的减小而加宽。

如果用与狭缝平行的线光源代替点光源，则在接收屏幕上将会看到一组平行于狭缝的衍射条纹。

图16-4单缝的夫琅禾费衍射(2 )单缝衍射的光强分布公式考虑点光源照明时的单缝夫琅禾费衍射。

取z轴沿光轴，y轴沿狭缝的走向，x轴与狭缝垂直。

因为入射光仅在x方向受到限制，衍射只发生在x-z平面内，因此具体分析可在该平面图中进行。

按惠更斯菲涅耳原理，我们可以把单缝内的波前AB分割为许多等宽的窄条，它们是振幅相等的相干子波源，朝各个方向发出子波。

由于接收屏幕位于透镜L2的象方焦面上，因此角度相同的衍射光线将会聚于屏幕上同一点进行相干叠加。

图16-5衍射矢量图设入射光与光轴Oz平行，则在波面AB上无相位差。

为求单缝上、下边缘A和B到点的衍射光线间的光程差L和相位差，自A点引这组平行的衍射光线的垂线AN，于是就是所要求的光程差。

设缝宽为b，则有(16.4)(16.5)矢量图解法：用小矢量代表波前每一窄条对点处振动的贡献，由A点作一系列等长的小矢量，首尾相接，逐个转过相同的小角度，最后到达总共转过B占，八、、的角度就是单缝上、下边缘到点的衍射光线间的相位差•若取波前每一窄条的面积，则由这些小矢量连成的折线将化为圆弧，其圆心角2二.由于整个缝宽AB内的波前在点处产生的合振幅等于弦长，而在的点处的合振幅Ao等于弧长，故有其中(16.8)(16.6)(16.7)单缝夫琅禾费衍射的光强分布公式：利用，而表示中央亮斑中心0处的光强，由式(16.6)可得(3 )单缝衍射光强分布的特点单缝的夫琅禾费衍射图样的中心有一个主极强(零级衍射斑)，两侧都有一 系列次极强和暗斑。