光强分布的测量数据处理

光强分布测量实验报告引言光强分布测量是光学实验中常用的一种手段。

通过测量光强的分布情况，可以了解光源的亮度、方向性以及光束的聚焦情况等信息。

本实验旨在通过测量不同光源的光强分布情况，并分析实验结果，探究光源的特性和光学仪器的使用方法。

实验材料和仪器- 可调节的光源- 光强分布测量仪器- 数据记录仪- 角度测量仪器实验步骤1. 将光源置于适当的位置，并调节光源的亮度。

2. 将光强分布测量仪器置于光源的前方适当位置，并将其与数据记录仪连接好。

3. 启动数据记录仪，并进行初始校准，以确保测量结果的准确性。

4. 选取适当的测量位置，将角度测量仪器与光强分布测量仪器进行配合，测量不同角度下的光强。

5. 重复步骤4，测量不同位置下的光强分布情况，并记录数据。

6. 根据实验数据，绘制光强分布曲线，并分析实验结果。

实验结果和分析经过实验测量，我们获得了不同角度和位置下的光强分布数据。

根据测量数据，我们绘制了光强分布曲线，并对实验结果进行了分析。

首先，我们可以观察到在光源正前方的位置，光强最强，随着角度的增加，光强逐渐减小。

这一结果符合我们的预期，说明光源辐射光的方向性较强。

其次，我们可以观察到在离光源较远的位置，光强分布呈现出较为均匀的趋势。

而在离光源较近的位置，光强分布不均匀，呈现出中央亮度高、周围亮度较低的特点。

这一现象说明光源的聚焦效果不佳，光线难以有效地集中在一点上。

此外，我们还观察到在不同光源下，光强分布曲线呈现出一定的差异。

不同光源在亮度和方向性上的差异会直接影响到光强的分布情况，从而导致光强分布曲线的差异。

因此，在进行光强分布测量时，需要对不同光源进行适当的选择和调整。

结论通过光强分布测量实验，我们得出以下结论：1. 光源的亮度和方向性对光强分布有重要影响，光源辐射的方向性越强，光强分布曲线的形状越明显。

2. 光源的聚焦效果直接影响光强分布的均匀性，较好的聚焦效果能够使光强分布更加均匀。

3. 不同光源的光强分布曲线存在差异，根据实际需要选择合适的光源进行测量。

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P A 处，P A 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/I 0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L 2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 /tan sin =≈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50HZ 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。

一、实验目的1. 理解光强分布的基本原理，掌握光强分布的测量方法。

2. 观察并分析单缝衍射和多缝衍射的光强分布规律。

3. 利用衍射光强分布公式计算单缝的缝宽。

二、实验原理光的衍射是指光波遇到障碍物或通过狭缝时，发生偏离直线传播的现象。

根据衍射光束与障碍物或狭缝的距离关系，衍射现象可分为夫琅禾费衍射和费涅耳衍射。

本实验主要研究夫琅禾费衍射。

1. 单缝衍射当单缝的宽度与光的波长大致相等时，光通过单缝后会发生衍射，形成明暗相间的衍射条纹。

单缝衍射的光强分布公式为：\[ I = I_0 \left( \frac{\sin \beta}{\beta} \right)^2 \]其中，\( I \) 为衍射条纹的光强，\( I_0 \) 为中央亮条纹的光强，\( \beta \) 为衍射角。

2. 多缝衍射当多缝的宽度与光的波长相比很小时，光通过多缝后会发生多缝衍射，形成明暗相间的衍射条纹。

多缝衍射的光强分布公式为：\[ I = I_0 \left( \frac{\sin \beta}{\beta} \right)^2 \left( \frac{\sin\beta_1}{\beta_1} \right)^2 \left( \frac{\sin \beta_2}{\beta_2}\right)^2 \ldots \]其中，\( I \) 为衍射条纹的光强，\( I_0 \) 为中央亮条纹的光强，\( \beta \) 为衍射角，\( \beta_1, \beta_2, \ldots \) 为各缝的衍射角。

三、实验仪器与设备1. 激光器：提供单色光源。

2. 单缝衍射装置：包括狭缝、透镜、光屏等。

3. 多缝衍射装置：包括狭缝、透镜、光屏等。

4. 自动光强记录仪：记录衍射光强分布。

5. 计算机及软件：处理实验数据。

四、实验步骤1. 将激光器、单缝衍射装置和光屏放置在光学导轨上，调整光路，使激光束垂直照射到单缝上。

2. 打开激光器，观察单缝衍射条纹的形状、亮暗程度及间距。

光强分布实验报告光强分布实验报告引言：光是我们生活中不可或缺的一部分，而光的强度分布对于我们理解光的特性和应用具有重要意义。

本实验旨在通过测量光在不同距离和角度下的光强分布，探究光的传播规律和光源的性质。

实验器材与方法：实验器材：光源、光强计、光屏、尺子、直尺、角度测量器等。

实验方法：1. 将光源固定在一定位置，以光屏为基准，测量不同距离下的光强分布。

2. 将光源固定在一定位置，以光屏为基准，调整角度测量不同角度下的光强分布。

3. 记录实验数据，并进行数据处理和分析。

实验结果与讨论：1. 不同距离下的光强分布：通过实验测量，我们得到了不同距离下的光强分布曲线。

结果显示，随着距离的增加，光的强度逐渐减弱。

这符合光传播的衰减规律，即光的强度与距离的平方成反比关系。

这一结果与光的传播特性相符合，也验证了光的传播规律。

2. 不同角度下的光强分布：我们调整了光源的角度，测量了不同角度下的光强分布。

实验结果显示，光强分布曲线随着角度的变化而变化。

当光源与光屏垂直时，光强最大；而当光源与光屏平行时，光强最小。

这一结果说明光的传播方向对光强分布有重要影响，即光的传播方向与光强分布呈反比关系。

3. 光源的性质：通过实验结果可以推断出光源的性质。

当光源与光屏垂直时，光强最大，这说明光源是向各个方向均匀发光的。

而当光源与光屏平行时，光强最小，这说明光源是具有方向性的，只向某个方向发光。

这一结果揭示了光源的特性，对于光的应用和设计具有重要意义。

结论：通过光强分布实验，我们得到了光在不同距离和角度下的光强分布曲线。

实验结果验证了光的传播规律和光源的性质。

光的强度随着距离的增加而减弱，光的传播方向与光强分布呈反比关系。

光源具有均匀发光和方向性发光的特性。

这些发现对于光的应用和设计具有重要的指导意义。

实验的局限性和改进：在实验过程中，由于实验条件的限制，可能存在一些误差。

例如，光源的发光均匀性、光强计的精度等因素都会对实验结果产生影响。

实验六 CCD 多道光强分布测量随着科技进步，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，经过微处理系统的分析处理，在监视器上显示出光强曲线，并以之为对象进行测量而展开实验。

LM99MP 具有分辨率高（微米级），实时采集、实时处理和实时观测，物理现象显著，物理内涵丰富等明显的优点。

一、实验目的CCD 单缝衍射仪用于光学实验项目中作单缝、单丝、双缝、多缝、双光束等的干涉、衍射实验。

通过采集系统实时获得曲线，测量其相对光强分布和衍射角，进而测量单缝的缝宽、单丝的直径、光源的波长、双缝的缝宽和缝间距、光栅常数、激光束发散角测量等。

二、实验原理光的衍射现象是光的波动性的一种表现，可分为菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射两类。

菲涅耳衍射是近场衍射，夫琅禾费衍射是远场衍射，又称平行光衍射。

见图8。

将单色点光源放置在透镜L1的前焦面，经透镜后的光束成为平行光垂直照射在单缝AB 上，按惠更斯--菲涅耳原理，位于狭缝的波阵面上的每一点都可以看成一个新的子波源，他们向各个方向发射球面子波，这些子波相叠加经透镜L2会聚后，在L2的后焦面上形成明暗相间的衍射条纹，其光强分布规律为：220sin ϕϕθI I = （1）其中 ϕπλθ=a sin ，a 是单缝宽度，θ是衍射角，λ为入射光波长。

图1 单缝衍射参见图2，由（1）式可见：1、 当θ=0时，I I θ=0，为中央主极大的强度，光强最强，绝大部分的光能都落在中央明纹上。

2、 当sin (,,)θλ==±±K aK 12 时，I θ=0，为第K 级暗纹。

由于夫琅禾费衍射时，θ很小，有θ≈Sin θ，因此暗纹出现的条件为： θλ=K a（2） 3、从式（2）可见，当K=±1时，为主极大两侧第一级暗条纹的衍射角，由此决定了中央明纹的宽度 aλθ20=∆ 其余各级明纹角宽度ak λθ=∆所以中央明纹宽度是其它各级明纹宽度的二倍。

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。

光强的分布实验报告实验报告：光强的分布实验引言：在光学研究中，了解光的强度分布对于了解光的行为、优化光学系统的设计具有重要意义。

本实验旨在通过测量光源强度随距离的变化，以探究光强在空间中的分布规律。

实验步骤：1.实验器材准备：双缝衍射装置、光源、刻度尺、测光仪、读数卡等。

2.在实验室安全规范下，设置实验装置并保证光源正常发光。

3.将测光仪与光源间距离设置为一定值，测光仪初始读数归零。

4.以一定的间隔将测光仪沿与光源间距离平行方向移动，并记录每个位置的光强读数值。

5.重复上述步骤多次，取平均值，以增加实验数据的准确性。

6.将实验数据整理成表格，并绘制出光强随距离变化的图像。

7.通过图像分析，得出实验结果，并进行数据处理和讨论。

实验结果与分析：根据实验数据，制作出光强随距离变化的图像，图像中横坐标表示距离，纵坐标表示光强的读数值。

图像显示出光强随距离增加而逐渐减小的趋势，但光强分布并不均匀。

在图像中，我们可以观察到光强的最大值和最小值，并且这些值随距离变化呈现出其中一种规律。

通过对图像的观察和分析，我们发现光强的分布呈现出衍射图案，即具有明显的干涉效应。

在实验中，衍射是由双缝装置引起的，而衍射效应导致了光强的分布不均匀。

根据衍射理论，当光通过一个尺寸较小的孔或缝时，光波会在孔或缝周围扩散，形成衍射图案。

在实验中，双缝装置提供了两个互相平行的缝，使得光通过这两个缝时发生衍射。

衍射的结果是在屏幕上形成一系列的亮暗条纹，显示了在空间中的光强的分布。

实验中观察到的光强图案与理论预测相符。

根据理论分析，光强的分布遵循夫琅禾费衍射公式。

根据夫琅禾费衍射公式可知，衍射的图案与光的波长、缝宽和观察位置有关。

实验中的结果也表明光的传播遵循光的干涉和衍射现象，这意味着光是一种波动现象，并且具有粒子性和波动性的二重性质。

实验结果的合理解释需要结合波动光学理论来理解。

结论：通过本实验，我们探究了光强在空间中的分布规律。

实验结果表明光强分布非均匀，呈现出明显的衍射图案。