由单缝的夫琅禾费衍射

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。

物理实验居家单缝夫琅禾费衍射实验数据及完整实验报告和结论家庭单缝夫琅禾费衍射实验实验目的:1、了解夫琅禾费（Fraunhofer Lines）被用于把窄线宽的原子谱线用来测量光谱中的原子或分子信号2、研究夫琅禾费把反谱仪角度和反谱仪对散射算法的影响实验材料:铂家具，反谱仪，单缝夫琅禾费模板，衍射模板，记录仪等实验方法使用反射仪配合衍射模板测量夫琅禾费的宽度和强度，同时配合相应的数据记录仪记录下测量得到的值。

首先，我们调整反射仪角度，使其与衍射模板对齐，然后将反射仪射线对准夫琅禾费模板，根据数据记录仪记录的测量值，推算出窄线宽的夫琅禾费。

然后，我们可以确定单缝夫琅禾费模板反射仪角度和反射仪对散射算法的影响。

最后，我们可以使用夫琅禾费把反谱仪角度和反谱仪对散射算法进行测量，记录数据，并比较结果。

实验结果通过实验，我们测量出夫琅禾费窄线宽的宽度，测量结果如下所示：第一组：夫琅禾费宽度为0.64 nm。

第二组：夫琅禾费宽度为0.62 nm。

第三组：夫琅禾费宽度为0.61 nm。

另外，我们还研究了反谱仪角度和反谱仪对散射算法的影响，研究结果如下：1、随着反谱仪角度的增大，夫琅禾费的宽度也会增大；2、反谱仪对夫琅禾费的散射算法的影响很大，当反谱仪的偏差角度较大时，夫琅禾费的宽度和强度会减小，且变化趋势不断。

结论本次实验通过配合衍射模板测量夫琅禾费的宽度和强度，我们可以推算出窄线宽的夫琅禾费。

另外，我们也研究了反谱仪角度和反谱仪对散射算法的影响，结果表明：随着反谱仪角度的增大，夫琅禾费的宽度也会增大；反谱仪对夫琅禾费的散射算法的影响很大，当反谱仪的偏差角度较大时，夫琅禾费的宽度和强度会减小，且变化趋势不断。

本次实验为理解夫琅禾费的原理，及其对光谱中原子或分子信号的测量提供了重要的实验经验。

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。

单缝夫琅禾费衍射条纹的分布及宽度特征说实话单缝夫琅禾费衍射条纹这个东西，特征挺有意思的。

我刚观察这个单缝夫琅禾费衍射条纹的时候，真的是一头雾水，啥也看不出来。

不过看久了吧，就有一些发现。

咱们先说说这衍射条纹的分布特征。

这些条纹啊，是明暗相间排列的。

中间呢，有一条很亮很宽的条纹，这个中间的亮条纹就像是一家之主一样，处在中心的位置，超级显眼。

那旁边呢，就是明暗交替，而且是对称分布在两边的，就跟列队一样，一边是明纹，紧接着就是暗纹，然后又是明纹这样。

我突然想到我最初看错的地方了，我刚开始以为这明暗条纹的间距是差不多的，但是越看越不对劲。

后来仔细测量了一下（当然不是那种超级精确的测量，就是大概测测），我才发现，明纹和暗纹的宽度从中心往两边是越来越窄的。

这就好比啊，你看那个水波，中心的水波波动比较强，扩散出去就越来越弱了，这个衍射条纹的宽度也有点这个意思。

像两边的第2条明纹或者暗纹就比中心的明纹旁边紧挨着的那条明纹或者暗纹要窄很多。

再说这个条纹宽度的特征，这中央亮纹的宽度挺特别的。

它比旁边的条纹不知要宽多少呢。

我就在那儿想啊，怎么会这么宽呢？按道理说不应该都差不多宽嘛。

后来查了资料才知道这是有科学依据的。

而且这所有条纹的宽度还和狭缝的宽度有关系呢，狭缝要是窄一点，这整个条纹的宽度就会宽一点。

我一开始还不确定这之间有啥关系，做了好几次实验才有点把握。

对于这些条纹的分布，我还发现了一个很有趣的现象。

当我改变光的波长的时候，整个条纹的分布情况也改变了。

比如说，我用红色的光和绿色的光分别进行这个单缝夫琅禾费衍射实验，红色光产生的衍射条纹就要比绿色光产生的衍射条纹宽一些。

这就像不同的人在同样的道路上走，脚步大小不同（我就把光的波长比喻成人的脚步啦），所占据的空间就不一样。

红色光的大波长就像大步子的人，占的空间大，衍射条纹就宽。

我还不太确定这里面我有没有遗漏啥特殊的情况，不过目前我的发现就是这些啦。

差不多就是这样，这个单缝夫琅禾费衍射条纹真的是越研究越让人着迷呢。