实验报告 光衍射

光的衍射现象研究
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；
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、WGZ2型光强分布测试仪
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。

实验内容和步骤：
实验主要内容是观察单缝衍射现象，测量单缝衍射的光强分布，并计算出缝宽a 。

实验中用硅光电池作光强I 的测量器件。

硅光电池能直接变为电能，在一定的光照范围内，光电池的光电流i 与光照强度I 成正比。

本实验用的是WJH 型数字式检流计，以数字显示来检测光电流。

它是采用低漂移运算放大器、模/数转换器和发光数码管将光电流a 进行处理，从而将光强I 以数字显示出来。

a ．按下图接好实验仪器，先目测粗调，使各光学元件同轴等高，要注意将激光器调平；
b ．激光器与单缝之间的距离以及单缝与一维光强测量装置之间的距离均置为50cm 左右，加上本实验采用的是方向性很好，发散角rad 53101~101--⨯⨯的Ne He -激光作为光源，这样可满足夫琅和费衍射的远场条件，从而可省去单缝前后的透镜1L 和2L 。

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c ．点亮Ne He -激光器，使激光垂直照射于单缝的刀口上，利用小孔屏调好光路，须特别注意的是：观察时不要正对电源，以免灼伤眼睛。

d ．将WJH 接上电源开机预热15min ，将量程选择开关置I 档，衰减旋钮置校准为止（顺时针旋到底，即灵敏度最高）。

调节调零旋钮，使数据显示器显示“-000”（负号闪烁）。

以后在测量过程中如果数码管显示“999”，此为超量程知识，可将量程调高一档。

如果数字显示小于190，且小数点不在第一位时，可将量程减少一档，以充分利用仪器分辨率。

e. 将小孔屏置于光强测量装置之前，调二维调节架，选择所需的单缝缝宽a ，观察小孔屏上的衍射花纹，使它由宽变窄及由窄变宽重复几次，一方面观察在调节过程中小孔屏上的各种现象和变化规律，另一方面调节各元件，使小孔屏上的衍射图像清晰、对称、条纹间距适当，以便测量。

这一步是测量效果是否理想的关键。

f. 移去小孔屏，调整一维光强测量装置，使光电探头中心与激光束高度一致，移动方向与激光束垂直，起始位置适当。

g. 关掉激光电源，记下本底读数（即初读数）再打开激光电源，开始测量。

为消除空程，减小误差，应转动手轮使光电探头单方向移动，即沿衍射图像的展开方向（X轴方向），从左向右或从右向左，每次移动0.200mm，单向、逐点记下衍射图像的位置坐标X和相应的光强。

h. 在坐标格子上以横轴为距离，纵轴为光强，将记录下来的数值（减去初读
I除各数值，也可数）描绘出来。

就得单缝衍射的光强分布图。

若以光强最大值
得出单缝衍射的相对光强分布图。