单缝衍射实验实验报告及误差分析 大学物理实验实验13

实验报告光的衍射与干涉

实验报告：光的衍射与干涉

一、实验目的

本次实验的主要目的是深入探究光的衍射与干涉现象，通过实验观察和数据测量，理解光的波动性本质，掌握光的衍射和干涉规律，并能够运用所学知识解释相关的光学现象。

二、实验原理

（一）光的干涉

当两束或多束光在空间相遇时，如果它们的频率相同、振动方向相同且相位差恒定，就会发生干涉现象。最常见的干涉装置是杨氏双缝干涉实验，通过双缝将一束光分成两束相干光，在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹。

干涉条纹的间距与光的波长、双缝间距以及双缝到屏幕的距离有关，其计算公式为：＄＼Delta x ＝ ＼frac{＼lambda L}｛d}＄，其中$＼Delta x$为条纹间距，＄＼lambda$为光的波长，＄L$为双缝到屏幕的距离，＄d$为双缝间距。

（二）光的衍射

光在传播过程中遇到障碍物或小孔时，会偏离直线传播，在障碍物或小孔的后方形成明暗相间的衍射条纹。衍射现象可以用惠更斯菲涅尔原理来解释，即波阵面上的每一点都可以看作是一个新的子波源，它们发出的子波在空间相遇时相互叠加，形成新的波前。

单缝衍射的条纹特点是中央亮纹最宽最亮，两侧条纹宽度逐渐减小，亮度逐渐减弱。衍射条纹的宽度与光的波长、缝宽以及观察距离有关。

三、实验仪器

激光光源、杨氏双缝干涉装置、单缝衍射装置、光屏、测量工具（直尺、游标卡尺等）

四、实验步骤

（一）杨氏双缝干涉实验

1、 调整激光光源、双缝和光屏的位置，使它们在同一水平线上，并使激光束垂直照射双缝。

2、 观察光屏上的干涉条纹，调节双缝间距和双缝到光屏的距离，观察条纹间距的变化。

3、 用测量工具测量双缝间距$d$、双缝到光屏的距离$L$以及干涉条纹的间距$＼Delta x$，记录数据。

（二）单缝衍射实验

1、 更换实验装置，将双缝换成单缝，调整激光光源、单缝和光屏的位置。

2、 观察光屏上的衍射条纹，改变单缝宽度和观察距离，观察条纹的变化。 3、 测量单缝宽度$a$、观察距离$z$以及衍射条纹的宽度，记录数据。

实验2.10 单缝衍射相对光强分布实验报告

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基础物理实验（Ⅱ） 课程实验报告

实验2.10 单缝衍射相对光强分布

实验2.10 单缝衍射相对光强分布实验报告

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实验2.10 单缝衍射相对光强分布实验报告

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实验2.10 单缝衍射相对光强分布实验报告

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实验2.10 单缝衍射相对光强分布实验报告

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为了使实验数据不超出光功率计的量程。

实验2.10 单缝衍射相对光强分布实验报告

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实验2.10 单缝衍射相对光强分布实验报告

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实验2.10 单缝衍射相对光强分布实验报告

8 分析：

计算各次极大光强与主极大光强的比值：（由于实验误差造成左右两边的次极大值并非完全相等，下表计算各次

极大值所占主极大值的比例，+号代表右边，-号代表右边，例如：-2代表左边第二个次极大值处）

表1 各次极大光强占主极大光强的比例的实验值

次极大位置 -2 -1 1 2

所占主极大的比例 0.015 0.039 0.037 0.015

表2 各次极大光强占主极大光强的比例的理论值[1]

次极大位置 -2 -1 1 2

所占主极大的比例 0.017 0.047 0.047 0.017

表3 相对误差分析

次极大位置 -2 -1 1 2

所占主极大的比例 0.015 0.039 0.037 0.015

相对误差 -11.76% -17.02% -21.28% -11.76%

备注：上表中+号表示实验数据比理论值大，-号表示实验数据比理论值小。

从表3中可以看出，实验所测得的个次极大值与理论值有一定的误差，普遍比理论值偏小，尤其是第一个次极大

值与理论值误差较大。本实验采用的是氦氖激光光束作为光源，波长为632.8nm，狭缝宽度小于0.55mm，实验

中单缝与光功率计探头的距离为0.94m，足够满足原场条件。误差分析：1.实验中利用光功率计读书时，显示的

读书不能稳定，采取数据时可能会产生一定的误差；2. 实验数据只有一组，应该在主极大光强一定的情况下，

实验报告

课程名称：《光电基础实验》

实验项目：CCD单缝衍射实验

一、实验目的：

应用ＣＣＤ单缝衍射仪作光学实验项目中单逢，双逢，多逢，双光束等的干涉，衍射实验．在电脑屏幕上实时显示曲线全貌，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．

二、实验内容与原理：

1. 实验原理：

光的衍射现象是光的波动性的一种表现，可分为菲涅耳衍射击与夫琅和费衍射两类。菲涅耳衍射是近场衍射，夫琅和费衍射是远场衍射，又称平行光衍射。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II （1）

其中 asin ，a是单缝宽度，θ是衍射角，为入射光波长。

由（1）式可见：

a) 当0时，II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。

b) 当sin(,,)KaK12时I0，为第K级暗纹。由于夫琅禾费衍射时，θ很小，有θsinθ，因此暗纹出现的条件为：

Ka (2)

c. 从(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02a，其余各级明纹角宽度 Ka，所以中央明纹宽度是其它各级明纹宽度的二倍。

2. 实验内容：

a. 将实验系统安置在光具座上，并调整到相同高度。使激光器和单缝的距离尽量远一些，激光器前的小孔光澜的孔尽可能小一些，将激光束的大部分“高频”成分滤除。单缝的CCD光强仪之间的距离尽可能满足原场条件。（首先调节光源，减光器，光强仪的位置，调整至光线可以很好的射入CCD光强仪前端的采光窗口，然后在减光器和光强仪之间放入组合光栅，利用白纸调整光所对的光栅片，使光线可以进行相对要求的衍射。）

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

2020年春季大学物理实验单缝夫琅禾费衍射

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

参考时，麻烦注意数据和格式的替换，楼主也是学生党，这是我自己的实验报告

实验仪器材料：激光笔、书本、墙壁、皮尺、胶水、直尺

实验方案设计：

1.设单缝宽度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，P点到中央明纹中心距离X K，那么A、B出射光线到P点的光程差则为asinФ

2.当光程差是半波长的偶数倍时形成暗纹，由于Ф很小，asinФ≈aX K /L，即当aX K /L=kλ时，出现暗纹，由此得到单缝宽度：a=LKλ/ X K

实验过程：

参考时，麻烦注意数据和格式的替换，楼主也是学生党，这是我自己的实验报告

1. 用两张银行卡自制狭缝，并用书本固定，激光笔发出红光，照射狭缝，调整远处墙壁可初步观察到明显的夫琅禾费衍射现象

2. 测量狭缝和墙壁的距离L，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，共测量5次，取平均值

3. 通过上述公式计算出狭缝宽度，激光波长参考：红光650nm

问题：手持激光笔摇晃严重，增加测量难度；办法：用胶水固定激光笔

数据分析处理：

参考时，麻烦注意数据和格式的替换，楼主也是学生党，这是我自己的实验报告

将上述实验数据代入公式a=LKλ/ X K，可以得到

K=1时，计算得到狭缝的宽度为0.455mm；K=2时，计算得到狭缝的宽度为0.456mm

K=3时，计算得到狭缝的宽度为0.455mm

综上，测量得到狭缝的宽度为0.455mm

实验小结：

激光笔红光波长与参考值存在误差；狭缝和墙壁的距离L因皮尺精度有限，读数不准

虽然大学物理的课程未涉及本次实验知识，但通过这次实验也让我对光学相关知识有了更深层次的了解，提高了兴趣