光的夫琅和费衍射专题实验报告
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。
实验报告模板夫琅禾费衍射
实验报告模板夫琅禾费衍射
实验目的:
1.了解夫琅禾费衍射的基本原理;
2.学习使用夫琅禾费衍射实验装置;
3.观察并分析不同样品在夫琅禾费衍射下的衍射图案。
实验器材:
1.光源
2.狭缝
3.凸透镜
4.样品
5.荧光屏
6.尺子
7.定位器
8.纸刀
实验步骤:
1.将光源放置在一固定位置上,调节光源的亮度。
2.在光源与样品之间插入狭缝,通过调节狭缝的宽度控制光的入射角度。
3.将凸透镜放置在样品后方,用于调节光的焦距。
4.将样品放置在夫琅禾费衍射实验装置的特定位置上,用定位器进行固定。
5.将荧光屏放置在样品的后方,用尺子测量荧光屏与样品的距离。
6.关闭实验室的其他光源,打开荧光屏后的灯光,确保实验环境的暗度。
7.使用纸刀将荧光屏上的荧光图案记录下来。
实验数据:
1.光源的亮度调节为80%;
2.狭缝的宽度为0.1毫米;
3.凸透镜的焦距为20毫米;
4.样品为一种光栅结构材料;
5.荧光屏与样品的距离为40厘米。
实验结果:
观察到荧光屏上出现了一系列的亮暗条纹,这些条纹呈现出规律的分布格局。根据夫琅禾费衍射的原理,我们可以从衍射图案中得到一些有关样品的信息。通过测量亮暗条纹的间距、角度等数据,可以计算出样品的光栅常数、衍射角等参数。
实验讨论:
1.根据实验结果,我们可以推断样品中的光栅结构的特点。例如,光栅常数越大,亮暗条纹的间距越小。
2.实验中的光源亮度、狭缝宽度、凸透镜焦距、样品类型等因素都会
对实验结果产生影响。在进行实验时,我们需要注意控制这些因素,以保
证实验的准确性和可重复性。
3.通过比较不同样品的衍射图案,我们可以分析不同材料的光学特性,进一步了解材料的结构和性质。
光的衍射与夫琅禾费衍射的实验观察
光的衍射现象的观 察可以通过实验装 置来实现,如夫琅 禾费衍射实验。
光的衍射现象的应 用包括光学仪器、 光学通信等领域。
光的衍射分类
菲涅尔衍射:当光波遇到障碍物时,会产生衍射现象,其中菲涅尔衍射是指光波在 障碍物边缘发生衍射的现象。
夫琅禾费衍射:当光波通过障碍物后,再经过透镜会聚成像,此时产生的衍射现象 称为夫琅禾费衍射。
光的衍射与夫琅禾费衍射的实验观 察
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03
夫琅禾费衍射实验
04
光的衍射现象 实验观察与结论
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光的衍射现象
光的衍射定义
光的衍射现象是指 光在传播过程中遇 到障碍物时,发生 偏离直线方向传播 的现象。
光的衍射现象的产 生原因是光波在传 播过程中遇到障碍 物的阻碍作用,使 得光波发生绕射或 折射。
实验误差分析
仪器误差:设备 精度和稳定性对 实验结果的影响
环境因素:温度、 湿度等环境条件 对实验结果的影 响
操作误差:实验 操作过程中的人 为误差对实验结 果的影响
数据处理:数据 源自文库量和处理的准 确性对实验结果 的影响
感谢观看
汇报人:
光的衍射实验
实验目的:观察光的衍射现象,了解光的波动性 实验原理:利用衍射原理,观察不同形状的障碍物对光波的影响 实验步骤:设置障碍物,调整光源和观察位置,记录实验结果 实验结果:观察到光的衍射现象,记录衍射花纹的特征
夫琅禾费衍射实验报告
夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射
班级:物理1903 姓名:王高文 学号:41721176 同组人员:修为轩
实验目的:
测量单缝衍射的光强分布,验证光强分布理论;观察几类夫琅禾费衍射现象,加深对光的衍射现象和理论的理解。
实验原理:
A 单缝衍射
光强分布 202sin u
I I u ,其中sin a u
;a 为单缝宽度, 为光波波长,
为衍射角。
当 =0时,u=0,此时光强为最大,这是中央零级亮条纹,称为主级强。 当sin k
a
时,u k ,这时 I =0,出现暗条纹。实际上 很小,可以认为
sin ,即暗条纹在k
a
的位置出现。
其他的亮条纹所在位置:sin 1.43, 2.46 3.47a a a
,,,,
次级强相对于主级强的强度分别为
0.047,0.017,0.008...I I B 矩形孔衍射
光强分布 22022sin sin I ,I
,其中sin sin a b a b
;,a 和b 为
矩形孔边长, 为光波波长,a 和b 为衍射角。 C 圆孔衍射
光强分布 2
102J u I I u
,式中, 1
J u 为一阶贝塞尔函数;2sin a u
;a 为圆孔半径, 为光波波长, 为衍射角。
根据贝塞尔函数的性质,当u=0时,即 =0时, 00I I I .这说明圆孔衍射的中心始终是一个亮点,并且强度取最大值,
其他各级次强度极大值位置:'''123sin 0.819,sin 1.333,sin 1.84a a a
,,,
极小值位置123sin 0.610,sin 1.116,sin 1.619a a a
,,,
次级强相对主级强的相对强度分别为
夫琅禾费衍射实验报告
夫琅禾费衍射实验报告
一、实验目的
二、实验原理
三、实验步骤
四、实验结果及分析
五、误差分析
六、结论
一、实验目的
本次夫琅禾费衍射实验的主要目的是通过观察衍射现象,验证光具有波动性质,并掌握夫琅禾费衍射的基本原理与方法。
二、实验原理
1. 光的波动性质
在物理学中,光既可以被看做是一种电磁波,也可以被看做是由一系列粒子组成的光子。然而,在某些情况下,光表现出了明显的波动性质,例如在经过一个狭缝或者一个孔洞时会发生衍射现象。
2. 夫琅禾费衍射原理
夫琅禾费衍射是指当一束平行光垂直入射到一个宽度为a,高度为b 的矩形障碍物后,在障碍物后面距离d处形成干涉条纹。这些条纹由于不同位置处相干光线叠加而形成。
3. 衍射公式
夫琅禾费衍射公式为:
sinθ=(mλ)/a
其中,θ为衍射角度,m为衍射级数,λ为光波长,a为矩形障碍物的宽度。
三、实验步骤
1. 准备实验装置:将激光器放在实验桌中央,并将矩形障碍物放置在激光器前方。
2. 调整实验装置:调整激光器的位置和方向,使得平行光垂直入射到矩形障碍物上,并且能够看到衍射条纹。
3. 测量数据:使用测量工具测量矩形障碍物的宽度和距离d,并记录下来。
4. 计算结果:根据夫琅禾费衍射公式计算出衍射角度θ,并根据公式计算出光波长λ。
5. 分析结果:观察并分析衍射条纹的特征和规律,并进行误差分析。
四、实验结果及分析
通过本次实验,我们观察到了明显的夫琅禾费衍射现象。在调整好实验装置后,我们能够清晰地看到由于不同位置处相干光线叠加而形成的干涉条纹。我们使用测量工具测量了矩形障碍物的宽度和距离d,并根据夫琅禾费衍射公式计算出了光波长λ。
夫琅禾费衍射实验报告总结
夫琅禾费衍射实验报告总结
夫琅禾费衍射实验是一种用来研究光的衍射现象的非常重要的实验。通过这个实验,我们可以更深入地了解光的性质和行为。在这次实验中,我们使用了一个光源、一个狭缝、一个屏幕和一个观察器,通过观察屏幕上的衍射图案来研究光的特性。
首先,我们将光源和狭缝固定在一定的位置上。当光通过狭缝时,它会发生衍射现象,产生一系列亮暗相间的条纹。随着狭缝宽度的变化,条纹的间隔也会发生变化。通过观察这些条纹,我们可以计算出光的波长。
实验中,我们还研究了狭缝的宽度对衍射的影响。当狭缝变窄时,条纹的间隔变大,表示波长变长。而当狭缝变宽时,条纹的间隔变小,表示波长变短。这一现象与夫琅禾费衍射原理相一致,即光的波长与衍射角度成正比。
在实验过程中,我们还观察到了衍射图案的对称性。当狭缝的两侧光程差相等时,衍射图案呈现出对称性。而当光程差不相等时,衍射图案呈现出不对称性。这一现象也是夫琅禾费衍射原理的一个重要推论。
通过这个实验,我们还了解到了光的波粒二象性。在实验中,我们通过观察衍射图案的形状和分布来确定光的波动性。当条纹清晰、明亮时,说明光以波动的方式传播;而当条纹模糊、发散时,说明光以粒子的方式传播。这一发现让我们更加深入地了解了光的本质。
总的来说,夫琅禾费衍射实验是一次非常有意义的实验。通过这个实验,我们不仅深入地了解了光的波动性和粒子性,还研究了光的波长和衍射的规律。这对于我们进一步研究光学现象和应用光学技术具有重要的理论和实际意义。通过这次实验,我不仅增加了对光学知识的理解,还提高了实验技能和数据分析能力。我相信,这次实验对我的学习和研究将会产生积极的影响。
夫琅禾费衍射实验报告
夫琅禾费衍射实验报告
一、实验目的
本实验旨在通过夫琅禾费衍射实验的操作,观察光通过狭缝后的衍射现象,并验证夫琅禾费衍射公式的正确性。
二、实验原理
d*sin(θ)=m*λ
其中,d为狭缝的宽度,θ为衍射角度,m为衍射级次,λ为光的波长。
三、实验材料和仪器
1.光源:白炽灯或激光器
2.光屏:用于接收光的屏幕
3.单缝光栅:用于产生夫琅禾费衍射
4.单缝测量尺:用于测量狭缝的宽度
5.拉尺:用于测量光屏和狭缝的距离
6.实验台:用于支撑实验器材
7.其他辅助器材:如夹子、调节螺钉等
四、实验步骤
1.将光源放置在实验台的一侧,将单缝光栅放置在另一侧。
2.使用拉尺测量光屏和单缝光栅之间的距离,并记录。
3.使用单缝测量尺测量单缝的宽度,并记录。
4.调整光源和单缝光栅的位置,使得光能够通过单缝。
5.将光屏放置在光源和单缝光栅的中间位置,使得光可以被光屏接收。
6.打开光源,调整光源的强度和角度,使得能够在光屏上观察到衍射
图样。
7.观察光屏上的衍射图样,并用眼睛或相机记录下来。
五、实验结果
根据实际操作和观察,得到了一系列衍射图样,并记录了光源的强度
和角度。根据实验的结果,我们可以得到不同衍射级次对应的衍射角度。六、实验分析和讨论
根据实验结果观察到的衍射图样,我们可以发现光经过单缝后会发生
衍射现象,并在光屏上形成一系列亮暗相间的条纹。这些条纹的出现正是
通过夫琅禾费衍射公式可以解释的。
通过实验结果的分析,我们可以验证夫琅禾费衍射公式的正确性。我
们可以根据实验中测得的狭缝宽度和衍射角度,计算出光的波长。
实验中可能存在的误差可以通过减小实验中的系统误差和增加实验的
光的衍射实验报告
光的衍射实验报告
光的衍射是一种光波在通过一个小孔或者通过一些物体的边缘时发生的现象,它是光的波动性质的重要证据之一。在本次实验中,我们将对光的衍射现象进行观察和记录,以便更深入地了解光的特性和行为。
实验材料和方法:
1. 实验材料,激光器、狭缝装置、光屏、测量尺等。
2. 实验方法,首先将激光器置于实验台上,调整使其垂直于光屏。然后在激光器前方放置狭缝装置,通过调整狭缝的宽度和位置,使得光通过狭缝后在光屏上形成衍射条纹。最后利用测量尺测量衍射条纹的位置和间距。
实验结果:
通过实验观察和测量,我们得到了如下结果:
1. 当狭缝宽度较小时,衍射条纹较宽,间距较大;当狭缝宽度增大时,衍射条纹变窄,间距减小。
2. 衍射条纹的中央亮条称为中央极大,两侧的暗条纹交替出现,这种现象被称为夫琅禾费现象。
3. 衍射条纹的宽度和间距与波长和狭缝宽度有关,根据夫琅禾费衍射公式,可以计算出波长和狭缝宽度的关系。
实验分析:
根据实验结果,我们可以得出以下结论:
1. 光的衍射现象是光波的波动性质的重要证据,它表明光具有波动和干涉的特性。
2. 夫琅禾费衍射现象是光的波动性质的重要表现,它揭示了光波在通过小孔或者通过物体边缘时会产生干涉现象。
3. 通过衍射条纹的观察和测量,可以进一步研究光的波长和狭缝宽度的关系,这对于光的波动性质的研究具有重要意义。
结论:
本次实验通过观察和测量光的衍射现象,深入探讨了光的波动性质,得到了一些重要的实验结果和结论。光的衍射现象是光波的波动性质的重要证据之一,它揭示了光波在通过小孔或者通过物体边缘时会产生干涉现象,为光的波动性质的研究提供了重要的实验依据和理论基础。希望通过本次实验,能够更深入地了解光的特性和行为,为光学领域的研究和应用提供有益的参考和借鉴。
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,通过这个实验可以直观地观察到单缝衍射现象,验证光的波动性质。在本次实验中,我们使用了一束激光作为光源,通过单缝进行衍射,观察到了清晰的衍射条纹,得到了有意义的实验结果。以下将对实验过程和结果进行详细的报告。
首先,我们准备了一台激光器作为光源,保证光线的单色性和平行性。然后,我们利用微米级的细缝装置,制备了单缝装置。在实验过程中,我们需要保证光线垂直射向缝隙,并且尽量减小其他杂散光的干扰。在实验过程中,我们发现了一些问题,比如光源的稳定性、缝隙的制备等,但通过反复调整和实验,最终得到了可靠的实验结果。
在观察实验结果时,我们发现了清晰的衍射条纹,这些条纹的间距与光的波长有关,这验证了光的波动性质。通过测量条纹间距和光源波长的比值,我们可以得到比较准确的光的波长数据。此外,我们还观察到了衍射条纹的明暗变化规律,这也与单缝衍射理论相符合。
通过本次实验,我们深刻地理解了夫琅禾费单缝衍射现象,加深了对光的波动性质的认识。同时,我们也意识到了实验中一些细节对结果的影响,比如光源的稳定性、缝隙的制备等,这些都需要我们在今后的实验中加以注意和改进。
总的来说,夫琅禾费单缝衍射实验是一项非常有意义的物理实验,通过这个实验,我们可以直观地观察到光的波动性质,验证了光的波动理论。同时,实验过程中也锻炼了我们的实验操作能力和问题解决能力。希望通过今后的学习和实验,我们可以更深入地理解光的波动性质,并将这些知识运用到实际生活和工作中。
光的夫琅禾费实验报告
光的夫琅禾费实验报告
光的夫琅禾费实验报告
夫琅禾费实验是物理学中一项经典的实验,它通过光的干涉现象来证明光既具
有粒子性又具有波动性。本实验的目的是通过观察光的干涉现象,验证光的波
动性。
实验器材包括一个光源、一块玻璃片、一块凸透镜、一块凹透镜、一块波纹玻
璃片和一块白纸。实验步骤如下:
首先,将光源置于一个黑暗的实验室中,确保实验环境的安静和稳定。然后,
将玻璃片放在光源前方,使光线通过玻璃片后形成平行光束。接下来,将凸透
镜放在平行光束的路径上,观察到在凸透镜的焦点附近出现了明暗相间的环纹。这是由于光的波动性导致的干涉现象。
在实验中,我们还使用了一块凹透镜和一块波纹玻璃片。当凹透镜和波纹玻璃
片与凸透镜组合使用时,观察到了更加复杂的干涉图样。这些干涉图样反映了
光的波动性的特点,证明了光既具有粒子性又具有波动性。
通过观察夫琅禾费实验的结果,我们可以得出结论:光既具有粒子性,表现为
光子的存在;又具有波动性,表现为光的干涉和衍射现象。这一结论对于理解
光的本质和光的行为具有重要意义。
光的波动性和粒子性的发现对于物理学的发展产生了深远的影响。在实验之前,人们普遍认为光只是一种粒子,即光子。然而,通过夫琅禾费实验的观察结果,人们开始意识到光既具有粒子性又具有波动性。这一发现不仅推动了光学理论
的发展,也对量子力学的发展产生了重要影响。
在现代科学中,光的波动性和粒子性的研究仍然是一个活跃的领域。科学家们
通过不断的实验和理论研究,进一步深化了对光的本质的理解。光的波动性和粒子性的研究不仅在物理学中具有重要意义,也在光学、电子学、通信技术等领域中有广泛的应用。
夫琅禾费衍射实验报告
夫琅禾费衍射实验报告
定律禾费衍射又叫伽罗比定律,是光学实验中被广泛使用的一种定律。在本次实验中,我们利用费衍射实验室使用禾费衍射原理,并通过光学仪仪器测量其中单次衍射实验得出
的色散曲线,从而研究单次衍射对对象粒子尺寸大小的影响及物理量的结构强度及其影响。
实验步骤:
首先,打开费衍射实验仪,根据要求连接光源、光探头以及显示器等十字光学仪器,
准备实验样品。
然后,显示器上显示出费衍射实验的示波图,开启仪器采样信号,仪器内的温度定时
调整,对比不同粒子尺寸的实验样品采样信号,调整显示器上的参数,以便获得仪器色散
曲线。
最后,根据测量得到的仪器色散曲线,运用定律禾费衍射,计算样品粒子尺寸大小和
光学衍射强度。
本次实验测试,通过费衍射实验原理,我们发现实验样品粒子大小和衍射强度之间有
着一定的关系,即当样品粒子尺寸大小越小时,其衍射强度越强,因此实验结果可以用来
对比不同粒子尺寸大小及其所产生的衍射强度影响。
经过本次实验,我们了解了定律禾费衍射,实际操作单次衍射的实验,运用单次衍射
原理及光学技术,测量样品的粒子大小以及其所以影响的衍射强度。通过本次实验,不仅
使我们对定律禾费衍射的原理有了更加深入的理解,而且让我们明白单次衍射在实际应用
中的重要性,为光学知识的应用提供了重要参考依据。
实验报告光衍射
实验报告光衍射
实验目的:
研究光衍射的基本原理和现象。
实验原理:
光衍射是光通过一个有限孔径与物体边缘相互作用的现象,产生的现象包括射线的弯曲、波纹的扩散和颜色的变化。光的衍射现象可以通过夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射来分析。
实验仪器:
光源、狭缝片、白纸、标尺
实验步骤:
1.打开光源,将一张白纸放置在离光源较远的地方。
2.在白纸上放置一个狭缝片,将其尽量调整为垂直于白纸的方向。
3.将狭缝片调整到合适位置,使得白纸上出现明暗交替的条纹。
4.记录下狭缝片的位置和距离。
5.移动狭缝片的位置,观察并记录明暗条纹的变化。
实验结果:
通过观察,实验者发现狭缝片移动时,明暗条纹的密度和宽度发生变化。当狭缝片靠近光源时,明暗条纹的密度增加,宽度变窄。当狭缝片远离光源时,明暗条纹的密度减少,宽度变宽。实验者还发现,明暗条纹的颜色随着狭缝片的位置而发生变化,由白色变为彩色。
实验分析:
实验结果与光衍射的基本原理相一致。狭缝片扮演着光的衍射元件的
角色,光通过狭缝片后产生衍射现象。明暗条纹的密度和宽度取决于狭缝
片的大小和距离。当狭缝片靠近光源时,光通过狭缝的范围减小,导致明
暗条纹变得密集和窄。当狭缝片远离光源时,光通过狭缝的范围增大,导
致明暗条纹变得稀疏和宽。明暗条纹的颜色变化是由于光的衍射特性,不
同波长的光产生不同的干涉效应,导致颜色的变化。
实验结论:
通过实验,我们对光衍射的原理和现象有了更深入的理解。光的衍射
是光通过有限孔径与物体边缘的相互作用,产生的现象包括射线的弯曲、
波纹的扩散和颜色的变化。实验结果证实了光通过狭缝片后产生明暗条纹,其密度和宽度受狭缝片的大小和距离的影响。明暗条纹的颜色变化是由于
【大学物理实验(含 数据+思考题)】光的衍射实验报告
实验3.5 光的衍射
一、实验目的
(1)观察单缝衍射现象及特点。
(2)学习如何使用光电器件测量光强的分布。 (3)测定单缝衍射时的相对光强分布。
二、实验仪器
GSZ-Ⅱ光学平台(配有光具座、氦氖激光管及电源、狭缝、观察屏、光电转换器、数字式灵敏电流计等)。
三、实验原理
(1)光的衍射
定义:光在传播过程中遇到障碍物时会绕过障碍物继续传播,到达沿直线传
播所不能到达的区域,并且可以形成明暗条纹。
分类:近场衍射(菲涅耳衍射)、远场衍射(夫琅禾费衍射)
(2)夫琅禾费衍射
光源到障碍物的距离和光源到观察屏的距离均无限大,平行光入射,平行光
出射。
(3)单缝夫琅禾费衍射的光强分布规律
如图所示,根据惠更斯-菲涅耳原理可导出:
I =I 0sin 2u
u 2
其中u =πasinθ/λ,由此可得:
①当u =0,即θ=0时,I =I 0,其为中央主极大光强,光强最大。衍射光的
能量绝大部分都落在中央明条纹上。在其他条件不变的情况下与I0与α2成正比。
②当u=kπ(k=±1,±2,…),观察屏上对应的地方出现暗条纹。k称为暗条纹的级次。因为夫琅禾费衍射时θ很小,所以sinθ约等于θ,则暗条纹出现在θ= kλ/α的方向上。
③中央明条纹的角距∆θ0=2λ/α是其他相邻暗条纹之间角距的∆θ0=λ/α两倍,所以中央明条纹的宽度是其他各级明条纹宽度的两倍。
④除了中央主极大光强以外,相邻两暗条纹间各有一次次极大光强出现在d/du ((sin^2 u)/u)=0的位置。
四、内容与步骤
(1)观察夫琅禾费单缝衍射现象
①安排实验仪器和光路(实验装置如下)
夫琅禾费单缝衍射实验报告
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。
夫琅禾费衍射实验报告
I1 I 2 172 175 Ip 9.5 2 2 4.40% (理论值 4.7%). I0 I p 3734 9.5
7
计算缝宽: 衍射屏到探测器距离:Z=z2-z1=770.5mm. 一级亮纹到主极强的距离:Δx=(x2-x1)÷2=4.0275mm. 由 1.43λ/b=Δx/Z,得:b=1.43λZ/Δx=173.12μm. 与标准值 175μm 的误差:σ=(b-b0)/b0=1.07%<2%. 二、三缝衍射 计算缝间距: 衍射屏到探测器距离:Z=z2-z1=759.0mm. 干涉一级亮纹到主极强的距离:Δx=(x2-x1)÷2=5.2875mm. 由λ/d=Δx/Z,得:d=λZ/Δx=90.84μm. 与标准值 90μm 的误差:σ=(b-b0)/b0=0.93%. 计算缝宽: 衍射一级暗纹到主极强的距离:Δx=x3-x0=12.335mm. 由λ/b=Δx/Z,得:b=λZ/Δx=38.94μm. 与标准值 40μm 的误差:σ=(b-b0)/b0=2.65%.
说明: 1) 是屏幕上衍射斑大小的量度, 也是衍射场中波线取向弥散 程度的量度。零级衍射斑集中了绝大部分光能,它的半角宽度 的 大小是衍射效应强弱的标志。 2)对于给定的波长, 与缝宽 b 成反比。缝宽 b 越小,在波前 上对光束的限制越大,则衍射场越弥散,衍射斑铺开得越宽,即 越大;当缝宽 b 很大时,光束几乎自由传播, 乎收缩为几何光学的象点。 3)在保持缝宽 b 不变的条件下, 与λ成正比。波长越长,衍 射效应越显著;波长越短,衍射效应越可忽略,所以,我们说几何光 学是波动光学在
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
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光的夫琅和费衍射
——机电1005 李尚兵10221124
实验报告数据处理:
一.用光电池测波长:
位置读数(mm)光电流偏转格数
Sinψ
=(b-bo)/L
I/Io
11.98 86 0 1
12.18 85 0.000350877 0.988372093
12.38 81 0.000701754 0.941860465
12.58 74 0.001052631 0.860465116
12.78 65 0.001403508 0.755813953
12.98 57 0.001754385 0.662790698
13.18 45 0.002105262 0.523255814
13.38 34 0.002456138 0.395348837
13.58 25 0.002807014 0.290697674
13.78 16 0.003157889 0.186046512
13.98 10 0.003508765 0.11627907
14.18 5 0.00385964 0.058139535
14.38 2 0.004210514 0.023255814
14.58 0 0.004561388 0
14.78 0 0.004912261 0
14.98 1 0.005263134 0.011627907
15.18 2 0.005614006 0.023255814
15.38 3 0.005964877 0.034883721
15.58 4 0.006315747 0.046511628
15.78 5 0.006666617 0.058139535
15.98 5 0.007017486 0.058139535
16.18 4 0.007368354 0.046511628
16.38 3 0.007719222 0.034883721
16.58 2 0.008070088 0.023255814
16.78 1 0.008420953 0.011627907
16.98 0 0.008771817 0
17.18 0 0.00912268 0
得到对称数据为:
光电流偏转格数
Sinψ
=(b-bo)/L
I/Io
86 0 1
85 -0.000350877 0.988372093 81 -0.000701754 0.941860465 74 -0.001052631 0.860465116 65 -0.001403508 0.755813953
57 -0.001754385 0.662790698
45 -0.002105262 0.523255814
34 -0.002456138 0.395348837
25 -0.002807014 0.290697674
16 -0.003157889 0.186046512
10 -0.003508765 0.11627907
5 -0.00385964 0.058139535
2 -0.004210514 0.023255814
0 -0.004561388 0
0 -0.004912261 0
1 -0.005263134 0.011627907
2 -0.005614006 0.023255814
3 -0.005964877 0.034883721
4 -0.006315747 0.046511628
5 -0.006666617 0.058139535
5 -0.00701748
6 0.058139535
4 -0.007368354 0.046511628
3 -0.007719222 0.034883721
2 -0.008070088 0.023255814
1 -0.008420953 0.011627907
0 -0.008771817 0
0 -0.00912268 0
画出光强分布图:
分析:
实验中:d=2.17-1.98=0.19mm,L=98-41=57cm
计算波长,取一级暗纹:λ1=0.0047*0.19mm=893nm
取二级暗纹:λ2=(0.0089*0.19mm)/2=845.5nm
平均波长:λ=(λ1+λ2)/2=869.2nm
二.CCD+示波器测得数据:
△T(μ
△U(V) sin(ψ)I/Io S)
0 56 0 0.964286
40 55 0.000491 0.946429
80 50 0.000983 0.857143
140 40 0.00172 0.678571 190 30 0.002334 0.5
260 20 0.003194 0.321429
330 10 0.004054 0.142857
380 6 0.004668 0.071429
430 4 0.005282 0.035714 500 7 0.006142 0.089286 550 8 0.006756 0.107143 600 9 0.007371 0.125
700 7 0.008599 0.089286
750 6 0.009213 0.071429 800 4 0.009828 0.035714 870 2 0.010688 0
对称数据:
-sin(ψ) I/Io
0 0.964286
-0.00049 0.946429
-0.00098 0.857143
-0.00172 0.678571
-0.00233 0.5
-0.00319 0.321429
-0.00405 0.142857
-0.00467 0.071429
-0.00528 0.035714
-0.00614 0.089286
-0.00676 0.107143
-0.00737 0.125
-0.0086 0.089286
-0.00921 0.071429
-0.00983 0.035714
-0.01069 0
做出光强分布图: