实验七-光的衍射实验
光的单缝衍射
（1）第一级暗纹的方位是：
sin 1
a
（2）第二级暗纹的方位是：
2 sin 2 a
（3）第三级暗纹的方位是：
3 sin 3 a
3、相邻暗纹之间是一明纹，明纹的位置可由 I 取极值的条件确定
dI d sin u (I0 )0 2 du du u
2
a sin k (2k 1)
射球面子波的波源，dS 在波阵面前方任
一点 P 处引起的光振动为：
KdS r KdS 2r dE cos[ (t )] cos(t ) r c r
KdS 其中 是 dS 在 P 点引起的光振动的振幅，r 为 dS 到 P 点的光程。 K r
与 θ 有关，称为倾斜因子。
KdS 2r EP dE cos( t ) r
新的波阵面。惠更斯－菲涅尔原理能定性地描述衍射现象中
光的传播问题。 菲涅尔充实了惠更斯原理，他提出波前上每个面元都可 视为子波的波源，在空间某点 P 的振动是所有这些子波在该 点产生的相干振动的叠加，称为惠更斯－菲涅尔原理。
设光波在某时刻的波阵面为 S ， S 上 每一个微小的面积元 dS 都可以看做是发
2
（1）第一级明纹的方位是：
3 sin 1 1.43 a 2a
（2）第二级明纹的方位是：
5 sin 2 2.46 a 2a
（3）第三级明纹的方位是：
7 sin 3 3.47 a 2a
4、设中央明纹强度的峰值为 I0 则： （1）第一级明纹强度的峰值为
三、衍射的类型 （1）菲涅尔衍射：光源和观察点距障碍物为有限远的衍 射称为菲涅尔衍射。
光的衍射实验报告数据
一、实验目的1. 观察光的衍射现象，加深对衍射原理的理解。
2. 掌握测量光衍射条纹间距的方法。
3. 分析衍射条纹间距与实验条件的关系。
二、实验原理光的衍射是指光波遇到障碍物或通过狭缝时，在障碍物或狭缝边缘发生弯曲，从而在障碍物或狭缝后形成明暗相间的条纹。
衍射条纹的间距与障碍物或狭缝的尺寸、入射光的波长以及观察距离有关。
根据衍射原理，光在衍射条纹中心处的路径差为0，即两相邻光束的相位差为2π。
因此，衍射条纹间距公式为：Δy = λL / d其中，Δy为衍射条纹间距，λ为入射光波长，L为观察距离，d为障碍物或狭缝的宽度。
三、实验仪器1. 激光器：产生单色光。
2. 单缝狭缝：模拟障碍物或狭缝。
3. 平行光管：将激光器发出的光调整为平行光。
4. 焦距为f的透镜：将衍射条纹聚焦到屏幕上。
5. 屏幕及标尺：用于观察和测量衍射条纹间距。
6. 计时器：用于测量衍射条纹的间距。
四、实验数据1. 实验条件：- 激光器波长：λ = 632.8 nm- 狭缝宽度：d = 0.2 mm- 观察距离：L = 1 m- 透镜焦距：f = 50 cm2. 测量数据：- 衍射条纹间距：Δy1 = 3.2 mm- 衍射条纹间距：Δy2 = 2.5 mm- 衍射条纹间距：Δy3 = 2.0 mm- 衍射条纹间距：Δy4 = 1.6 mm五、数据处理1. 计算衍射条纹间距平均值：Δy_avg = (Δy1 + Δy2 + Δy3 + Δy4) / 4 = 2.3 mm2. 计算理论值：Δy_theory = λL / d = (632.8 × 10^-9 m × 1 m) / (0.2 × 10^-3 m) = 3.16 mm3. 计算相对误差：relative_error = |Δy_avg - Δy_theory| / Δy_theory × 100% = 7.3%六、实验结果分析1. 实验结果表明，衍射条纹间距与理论值基本吻合，说明实验结果可靠。
光的干涉和衍射实验
光的干涉和衍射实验光的干涉和衍射是光学中重要的现象，通过这些实验可以更好地理解光的波动性质和波动光学理论。
本文将介绍光的干涉和衍射实验的原理、实验装置以及实验结果分析。
一、实验原理光的干涉是指两束或多束光波相遇并叠加时所产生的干涉现象。
其中，两束相干光波的叠加会形成明纹和暗纹的交替分布，这取决于光波的相位差。
干涉可以是各种波的干涉，如声波、电磁波等，但在本实验中，我们将重点讨论光波的干涉现象。
光的衍射是指光波传播过程中，当波遇到一个障碍物或通过一个小孔时，波通过或绕过这个障碍物或小孔后会产生扩散现象，形成明暗相间的衍射图样。
二、实验装置1. 干涉实验装置：- 光源：可以使用激光器或者白炽灯等光源。
- 分束器：将光源的光分成两束。
- 干涉装置：将分束后的光束分别引导到干涉装置中。
- 探测器：用于观察干涉条纹的位置和形状。
2. 衍射实验装置：- 光源：可以使用激光器或者白炽灯等光源。
- 单缝或双缝装置：用于产生光的衍射现象。
- 探测器：用于观察衍射图样的位置和形状。
三、实验步骤1. 干涉实验步骤：(1) 准备好干涉实验装置，确保光源正常工作并将光源的光分成两束。
(2) 将两束光束引导到干涉装置中的投影屏或者接收屏上。
(3) 观察屏幕上的干涉条纹，并记录下条纹的位置和形状。
2. 衍射实验步骤：(1) 准备好衍射实验装置，确保光源正常工作并产生衍射现象。
(2) 将光源的光通过单缝或双缝装置。
(3) 观察光通过单缝或双缝装置后，在屏幕上形成的衍射图样，并记录下图样的位置和形状。
四、实验结果分析通过光的干涉和衍射实验，我们可以观察到明暗相间的条纹或图样，这些条纹或图样的分布情况可以直接反映出光波的相位差以及波的传播性质。
干涉实验中，条纹的间距和亮度分布与光波的相位差有关。
通过调整光源的位置或者改变干涉装置的参数，我们可以改变相位差，从而改变条纹的间距和亮度。
这些实验结果验证了光的波动性质和互相干涉现象。
衍射实验中，衍射图样的形状和分布取决于光通过障碍物或者孔径的大小和形状。
大学物理光的衍射7
大学物理光的衍射7一、教学内容本节课的教学内容来自于大学物理教材的第十一章“光的衍射”。
在这一章节中，我们将学习光的衍射现象的基本原理，包括衍射的定义、衍射条件、衍射现象的观察等。
具体内容包括：1. 衍射现象的定义：光波遇到障碍物时，会发生弯曲和扩展的现象。
2. 衍射条件：当障碍物的尺寸与光波的波长相近或者更小的时候，衍射现象明显。
3. 衍射现象的观察：通过实验观察光的衍射现象，了解衍射条纹的分布规律和强度变化。
二、教学目标1. 让学生理解光的衍射现象的基本原理，能够解释光的衍射现象。
2. 培养学生通过实验观察和分析光的衍射现象的能力。
3. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
三、教学难点与重点重点：光的衍射现象的基本原理和衍射条件的理解。
难点：衍射现象的观察和分析，以及运用物理知识解决实际问题。
四、教具与学具准备教具：多媒体教学设备、实验器材（激光灯、衍射光栅等）。
学具：笔记本、笔、实验报告表格。
五、教学过程1. 引入：通过展示激光灯发出的光束，引导学生观察光束通过一个小孔时的现象，引发学生对光的衍射现象的思考。
2. 讲解：介绍光的衍射现象的定义、衍射条件和衍射现象的观察方法。
通过示例和图示，解释衍射现象的发生和衍射条纹的分布规律。
3. 实验：安排学生进行光的衍射实验，观察衍射条纹的形状和分布，引导学生分析衍射现象的特点和规律。
4. 练习：给出一些实际的衍射现象问题，让学生运用所学的衍射知识进行解答，巩固对衍射现象的理解。
六、板书设计板书设计包括光的衍射现象的定义、衍射条件、衍射条纹的分布规律等内容，通过板书清晰地展示光的衍射现象的基本原理和特点。
七、作业设计1. 作业题目：（1）描述光的衍射现象的基本原理。
（2）解释衍射条件对衍射现象的影响。
（3）根据衍射现象的特点，分析实际问题中的衍射现象。
2. 答案：（1）光的衍射现象是指光波遇到障碍物时，会发生弯曲和扩展的现象。
（2）衍射条件是指当障碍物的尺寸与光波的波长相近或者更小时，衍射现象明显。
光衍射实验实验报告
实验名称：光衍射实验实验日期：2023年3月15日实验地点：物理实验室实验人员：张三、李四、王五一、实验目的1. 了解光衍射现象的基本原理。
2. 观察并分析光通过狭缝和光栅时的衍射现象。
3. 掌握使用分光计和测量工具的方法。
4. 通过实验加深对光的波动性质的理解。
二、实验原理光衍射是光波在传播过程中遇到障碍物或通过狭缝时，光线偏离直线传播路径而绕过障碍物或通过狭缝的现象。
当光波遇到障碍物或通过狭缝时，光波会发生衍射，形成明暗相间的干涉条纹。
光栅衍射是光通过光栅时发生的衍射现象。
光栅是由一组等间距、等宽的狭缝组成，光通过光栅时，各个狭缝的光线发生衍射，产生干涉，形成明暗相间的干涉条纹。
三、实验器材1. 分光计2. 狭缝板3. 光栅4. 光源5. 屏幕板6. 测量工具（直尺、刻度尺等）四、实验步骤1. 将分光计调整至水平，确保光路垂直。
2. 将光源置于分光计的上方，调整光源位置，使光线垂直照射狭缝板。
3. 观察屏幕板上的衍射条纹，记录条纹间距。
4. 改变狭缝板的宽度，重复步骤3，记录不同宽度下的条纹间距。
5. 将光栅放置在狭缝板前，调整光栅角度，观察屏幕板上的衍射条纹，记录条纹间距。
6. 改变光栅角度，重复步骤5，记录不同角度下的条纹间距。
7. 使用测量工具测量狭缝板和光栅的宽度。
五、实验数据及结果分析1. 狭缝板宽度与条纹间距的关系通过实验，我们发现随着狭缝板宽度的减小，条纹间距逐渐增大。
这是因为狭缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹越宽。
2. 光栅角度与条纹间距的关系通过实验，我们发现随着光栅角度的增大，条纹间距逐渐减小。
这是因为光栅角度越大，衍射现象越明显，衍射条纹越窄。
3. 光栅常数与条纹间距的关系根据光栅衍射公式，条纹间距与光栅常数成正比。
通过实验，我们验证了这一结论。
六、实验结论1. 光通过狭缝和光栅时会发生衍射现象，形成明暗相间的干涉条纹。
2. 狭缝宽度、光栅角度和光栅常数对衍射条纹间距有显著影响。
光的干涉与衍射现象的实验与应用
汇报人：XX
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光的干涉现象的实 验
光的衍射现象的实 验
光的干涉与衍射现 象的应用
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光的干涉现象的实 验
实验原理：利用两束相干光 波的叠加产生干涉现象
实验目的：验证光的干涉现 象
实验步骤：调整光源、分束器、 反射镜等装置，观察干涉条纹
实验结果：出现明暗相间的 干涉条纹
Байду номын сангаас
光源：激光器，提 供单色相干光源
分束器：将一束光 分成两束或多束相 干光
干涉装置：如双缝 干涉实验中的双缝 ，使相干光发生干 涉
观察装置：如屏幕 或眼睛，用于观察 干涉现象
调整实验装置：确保所有光 学元件的位置和角度正确
准备实验器材：包括激光器、 分束器、反射镜、屏幕等
打开激光器，观察干涉条纹 的形成
圆孔衍射实验装置：由光源、圆孔、 屏幕组成
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双缝干涉实验装置：由光源、双缝、 屏幕组成
衍射光栅实验装置：由光源、光栅、 屏幕组成
准备实验器材：激光器、单缝、双缝、屏幕等 调整激光器，使光线照射在单缝上，观察衍射现象 更换为双缝，观察干涉与衍射现象 记录实验数据并进行处理
记录实验结果：拍摄干涉条 纹并进行分析
干涉条纹的形 成：通过双缝 干涉实验观察 到明暗相间的
干涉条纹
条纹间距与波长 关系：根据公式 计算条纹间距， 验证干涉现象与 波长之间的正比
关系
干涉条纹的移 动：当改变光 源位置或双缝 间距时，干涉 条纹会相应移
动
干涉现象的应 用：光的干涉 在光学仪器、 测量技术和光 学通信等领域
光的衍射实验揭示光的衍射现象
光的衍射实验揭示光的衍射现象光的衍射是光通过狭缝或物体边缘时，光波的传播方向发生改变的现象。
光的衍射实验是揭示光的衍射现象的重要方法之一。
本文将介绍光的衍射实验和实验结果，以及对光的衍射现象的解释。
光的衍射实验通常可以通过一条窄缝和一个屏幕进行。
将光源置于窄缝后，光经过窄缝后会形成一个波前，而这个波前会向四周辐射，经过一段距离后到达屏幕上。
实验可以通过观察屏幕上形成的亮暗条纹来研究光的衍射现象。
实验结果表明，当窄缝越窄时，屏幕上的亮暗条纹越清晰。
这是因为窄缝越窄，光越容易发生衍射，波前的形态和干涉产生的亮暗条纹就越明显。
当窄缝足够宽时，屏幕上的亮暗条纹就不再清晰可见。
光的衍射现象可以通过光的波动性来解释。
光的波动性表现为光的传播遵循波动方程，即光在传播过程中会发生波动和干涉。
当光经过窄缝时，窄缝成为新的波源，这个波源会辐射出一系列的次级波源。
这些次级波源会干涉，形成亮暗条纹。
光的衍射现象还可以用惠更斯原理来解释。
惠更斯原理认为，每个波前上的每一点都可以看作是次级波源。
当这些次级波源发出次级波时，次级波相互干涉会形成新的波前。
这个波前的形态决定了光的传播方向和干涉亮暗的分布。
光的衍射实验除了窄缝实验，还可以通过光通过物体边缘的实验来研究光的衍射现象。
当光通过物体边缘时，物体的边缘会成为次级波源，辐射出新的次级波，并形成衍射和干涉现象。
这可以通过观察光通过狭缝或光栅时形成的亮暗条纹来研究。
光的衍射现象在日常生活中有着广泛的应用。
例如，在显微镜中，光的衍射现象使我们能够看到非常小的细胞和组织结构。
在天文学中，光的衍射现象使我们能够观测到天空中的星星和行星。
在光学仪器中，光的衍射现象也是调整镜头和光学元件的重要方法。
总结：光的衍射实验揭示了光的衍射现象，即光在通过窄缝或物体边缘时会发生波动和干涉。
光的衍射现象可以通过观察屏幕上的亮暗条纹来研究。
光的衍射现象可以用光的波动性和惠更斯原理解释。
这个实验结果对于光学研究和应用具有重要意义。
光的衍射实验报告单
光的衍射实验报告单1. 实验目的探究光的衍射现象，了解光在经过细缝时的传播特性。
2. 实验原理光的衍射是指光波在透过细缝或障碍物时发生的偏折现象。
当光波经过一个细缝时，会发生衍射现象，使得光波沿不同方向传播，最终形成明暗交替的条纹。
3. 实验装置- 光源- 狭缝片- 屏幕- 支撑架4. 实验步骤1. 将光源放置在支撑架上，调整合适的位置。
2. 将狭缝片放置在光源后方，使光通过狭缝片。
3. 将屏幕放置在狭缝片的后方，调整屏幕位置和角度，以确保光线能够正常射到屏幕上。
4. 打开光源，观察屏幕上的衍射条纹现象。
5. 调整狭缝片的宽度，观察衍射现象的变化。
6. 记录不同宽度的狭缝片对应的衍射现象。
5. 实验结果观察到了明暗交替的衍射条纹现象，并且随着狭缝片宽度的不同，衍射条纹的间距和亮度发生了变化。
较宽的狭缝片衍射现象呈现较宽的间距和较低的亮度，而较窄的狭缝片衍射现象呈现较窄的间距和较高的亮度。
6. 实验结论通过本实验可以得出以下结论：- 光波在经过细缝时会发生衍射现象。
- 衍射现象会使光波沿不同方向传播，形成明暗交替的条纹。
- 狭缝片的宽度对衍射现象有影响，较宽的狭缝片呈现较宽的间距和较低的亮度，而较窄的狭缝片呈现较窄的间距和较高的亮度。
7. 实验注意事项- 进行实验时要注意光源的安全使用，避免眼睛直接对光源进行观察。
- 调整屏幕位置和角度时要小心，避免屏幕摇晃或倾斜。
- 记录实验数据时要准确、清晰。
8. 实验扩展- 可以尝试改变光源的颜色，观察不同颜色光波的衍射现象。
- 可以使用不同形状的狭缝片，比如圆形、三角形等，观察衍射现象的变化。
9. 参考文献*以上内容仅供参考，具体实验情况以实际操作为准。
*。
高中物理实验研究光的衍射现象
高中物理实验研究光的衍射现象在高中物理教学中，实验是学习的重要环节之一。
通过实验，我们可以亲身体验物理现象，深入理解科学知识。
本文将探讨一个关于光的实验——光的衍射现象。
一、实验目的：研究光的衍射现象，观察和分析衍射光的特点。
二、实验材料：1. 光源：激光器、小孔光源或白炽灯等；2. 衍射器：狭缝或小孔；3. 探测屏：白纸或幕。
4. 记录仪器：比如直尺、卡尺和计时器等。
三、实验步骤：1. 将光源放置在实验台上，确保它与衍射器之间的距离恒定。
2. 将衍射器放置在光源与探测屏之间的适当位置。
3. 调整衍射器的形状和大小，例如通过调节狭缝的宽度或更换不同直径的小孔，以获得不同的衍射效果。
4. 将探测屏放置在衍射器的后方，确保平行于光线的方向。
5. 观察探测屏上的衍射图案，并使用记录仪器测量和记录衍射图案的特征，如衍射角度、暗纹间距等。
6. 更换不同的衍射器并重复上述步骤，比较结果并进行讨论。
四、实验观察与分析：1. 当光线通过狭缝或小孔时，出现在探测屏上的图案会出现衍射现象。
这些图案包括中央的亮斑和周围的暗纹。
亮斑是衍射光的明显特征。
2. 衍射图案的形状和大小取决于衍射器的形状和尺寸。
较小的衍射器将产生更大的衍射角度和更密集的暗纹。
3. 衍射图案中的暗纹间距与波长有关。
更短的波长将导致更短的暗纹间距。
4. 衍射现象是光波传播的结果，它反映了光的波动性质。
通过实验观察和分析，可以验证波动光学理论。
五、实验注意事项：1. 实验过程中要小心操作光源，避免对眼睛造成伤害。
2. 实验环境应尽量保持暗静，以便更清晰地观察和测量衍射图案。
3. 测量记录时应仔细操作，准确记录实验数据。
六、实验结果与结论：通过实验观察和分析，我们可以发现光的衍射现象的特点：衍射图案中有中央的亮斑和周围的暗纹，衍射器的形状和大小会影响衍射图案的形状和尺寸，而暗纹间距与波长有关。
七、实验意义：通过对光的衍射现象的实验研究，可以帮助学生更好地理解光的波动性质，加深对光学原理的认识。
光的衍射现象
观察比较方便，但定量计算却很复杂（需完成复杂 的Fresnel积分）。
2.Fraunhofer衍射（远场衍射）
光源和光屏到障碍物或孔隙的距离可以认为是无限远 的，即实际上使用的是平行光束。比Fresnel衍射更重 要。
L2
L1பைடு நூலகம்
S
o
Fraunhofer衍射可通过使用简单实用的方法——半波带 法得到重要而近似准确的结果。
a
a
2
U ( ) C eikr dx
a
2
C eikxsin dx
a
C
eikx sin
ik sin
x a
|2
x a 2
2
2
C
1
ika sin
ika sin
[e 2 e 2 ]
ik sin
C 1 2i sin( ka sin )
ik sin
2
2C
sin(
ka
sin
2
)
ac
sin
k sin
d
在光孔和接收范围满足傍轴条件情况下， 0 0，
r r0 （场点到光孔中心的距离）
U (P) i U 0(Q)eikrd
r0 (0 )
三、衍射现象的分类
分类的标准——按光源和考察点（光屏）到障 碍物距离的不同进行分类。
1 Fresnel衍射（近场衍射）
障碍物（孔隙）距光源和光屏的距离都是有限的，或 其中之一是有限的。
A
(b) n为偶数
半波带法中的振动矢量图
A(P0 )
1 2
[ A1
(1)n1
An
]
讨论：1）自由传播情形，整个波前裸露
f (n ) 0,从而An 0
物理学光的衍射与干涉实验
物理学光的衍射与干涉实验光的衍射与干涉是物理学中重要的实验现象，它们揭示了光的波动性质和波动光学的基本原理。
本文将着重介绍光的衍射与干涉实验的原理、实验设置和实验结果的分析。
一、光的衍射实验1. 实验原理光的衍射是指光通过一个孔或一个物体的边缘时发生弯曲和扩散的现象。
根据惠更斯-菲涅耳原理，每一个点都可以发射球面次波，所有次波的叠加形成了光的衍射图样。
这一原理被广泛应用于物理学中的光学系统。
2. 实验设置为了观察光的衍射，可以使用一个狭缝光源和一块观察屏。
将光源放置在适当距离内，调整观察距离和观察屏的位置，使得光通过狭缝后形成衍射图样。
通过调整光源的强度、光源和狭缝的大小，可以观察到不同的衍射现象。
3. 实验结果分析通过光的衍射实验可以观察到衍射图样，其中最常见的是单缝衍射和双缝衍射。
单缝衍射实验中，光通过一个窄缝后在屏幕上形成明暗相间的条纹，这是光的波动性质的直接证据。
双缝衍射实验中，光通过两个狭缝后在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹，这是光的波动性质与干涉现象的结合。
二、光的干涉实验1. 实验原理光的干涉是指两个或多个光波相遇产生加强或抵消的现象。
干涉现象可以通过光的相干性解释，也可以通过叠加波的原理解释。
光波的叠加造成了干涉图样的形成。
2. 实验设置为了观察光的干涉，可以使用一个光源、一台半透镜和一个观察屏。
将光源设置在合适的位置，通过半透镜将光波分为两束，然后让它们在观察屏上交叉，形成干涉条纹。
通过调整光源的相对位置和光的强度，可以观察到不同类型的干涉现象。
3. 实验结果分析通过光的干涉实验可以观察到干涉图样，其中最常见的是薄膜干涉和杨氏双缝干涉。
薄膜干涉实验中，光经过一个薄膜后在观察屏上产生彩色的干涉环，这是光的波动性质和光在薄膜中多次反射折射的结果。
杨氏双缝干涉实验中，光通过两个狭缝后在观察屏上形成明暗相间的干涉条纹，这是光的波动性质与干涉现象的结合。
总结：光的衍射与干涉实验揭示了光的波动性质和波动光学的基本原理。
实验光的衍射(实验报告)
实验八光的衍射光作为一种电磁波即有衍射现象，一般衍射分为单缝衍射、多缝衍射和光栅衍射。
而根据狭缝形状又有矩形孔衍射和圆形孔衍射之说。
所以不同的衍射光，其光强分布特性也不一样。
实验要求利用现代计算机技术与物理原理分析和研究各种衍射光的强度分布特性。
【实验目的】1．掌握各种衍射光的产生机理。
2．研究夫琅和费衍射的光强分布，加深对衍射理论的了解。
3．观察各种衍射光的衍射现象，学会利用计算机分析和研究。
【实验原理】光的衍射现象是指光遇到障碍物时偏离直线传播方向的现象。
衍射现象一般分两类：菲涅尔衍射和夫琅和费衍射。
其中夫琅和费衍射是指光源和观察者屏离开衍射物体都为无穷远时的衍射。
但因为实际做不到无穷远，所以一般要求满足光源和观察屏离开衍射物体之间的距离S都远大于a2/λ就能观察到夫琅和费衍射现象。
其中a为衍射物体的孔径，λ为光源的波长。
衍射光强的大小和形状是研究衍射光的主要特性。
而不同的衍射物体其衍射光强的大小和形状都不一样。
下面是几种衍射光的强度分布公式和原理简介。
1．单缝的夫琅和费衍射单缝的夫琅和费衍射是指衍射物体为一条狭小的可调节的缝，当单色光通过该狭缝时因为光的波粒二性而发生衍射现象。
从而形成明暗相间的衍射条纹，条纹的宽窄和强弱与狭缝的大小有关，为了使衍射条纹清晰可见，狭缝大小不能太大，否则各级衍射条纹分辨不清；也不能太小，否则衍射光太弱，难以被光电管接收到。
如下图1所示，设a为单缝的宽度，Z、P间距为S，θ为衍射角，其在观察屏上的位移为X，X离开屏中心O的距离为S×θ，光源的波长为λ。
所以由惠更斯—菲涅尔原理可得单缝的夫琅和费衍射的光强公式为：20)sin (uu I I =θ (1) u = πasin θ/λ (2)式中I θ是中心处的光强，它与狭缝宽的平方成正比。
图2就是单缝衍射的相对光强（Iθ/I 0）曲线，中心为主级强，相对强度为1。
除主级强外，次级强出现在0)sin (2=uu du d 的位置，他们是超越方程u u tan =的根，以sin θ为横坐标，其数值为：u =±1.43л，±2.46л，±3.47л （3）对应的sin θ值为：sin θ = ±1.43λ/a ，±2.46λ/a ，±3.47λ/a （4）因为衍射角θ很小，sin θ ≈θ ,所以在观察屏上的位置0X 可近似为： OX = θS= ±1.43S （λ/a ），±2.46S （λ/a ），±3.47S （λ/a ） （5） 次级强度为：I 1 ≈ 4.7%I 0 ，I 2 ≈ 1.7%I 0，I 3 ≈ 0.8%I 0 （6）由（6）式可知，次级强的强度比主级强的强度要弱的多。
光的衍射实验
光的衍射实验衍射是光通过障碍物或穿过狭缝时产生的现象，它是光的波动性质的一种表现。
光的衍射实验是研究光波性质的经典实验之一。
在这个实验中，我们可以观察到光通过狭缝后产生的干涉和衍射现象，从而深入理解光的波动特性。
实验材料：1. 激光器或光源2. 狭缝装置（单缝、双缝等）3. 屏幕或白纸4. 光屏实验步骤：1. 将激光器或光源放置在平台上，保持稳定。
2. 在光源后方放置狭缝装置，可选择使用单缝或双缝。
3. 将屏幕或白纸放置在狭缝装置的前方，作为观察屏。
4. 调整狭缝的大小和位置，使得光通过狭缝后聚焦在屏幕上。
5. 打开光源，进行观察和记录。
实验现象和解释：当光通过狭缝后，我们可以观察到以下现象：1. 单缝衍射：当光通过一个狭缝时，光波会向周围扩展，形成一组亮暗相间的环形条纹。
这是由于光波经过狭缝后发生衍射，使得光波在屏幕上形成干涉图样。
2. 双缝干涉：当光通过两个狭缝时，光波经狭缝后形成两组波源，这两组波源之间会产生干涉现象。
在屏幕上会出现一系列的亮暗条纹，这被称为干涉条纹。
根据光的波动理论，可以通过傍轴近似和惠更斯原理来解释衍射和干涉现象。
傍轴近似认为，当光通过狭缝时，可以将光源看做是一组同心的球面波。
而惠更斯原理则认为，每一个波前上的每一点都可以看做是新的波源。
当这些波源形成新的波前并相互叠加时，就会产生衍射和干涉现象。
实验应用：光的衍射实验在科学研究和工程应用中有着广泛的应用，包括：1. 光学仪器设计：了解光的衍射现象可以帮助设计更精确的光学仪器，如望远镜、显微镜等。
2. 分析化学：衍射实验可以用于分析化学中的光学仪器，如分光光度计、光谱仪等。
3. 电子显微镜：电子显微镜利用电子的波动性质来观察物体的细微结构，而光的衍射实验为电子显微镜的设计提供了重要的理论基础。
4. 光纤通信：光纤通信通过光信号的传输实现了高速、大容量的数据传输，而了解光的衍射现象有助于提高光纤通信的传输效率和质量。
总结：光的衍射实验是研究光波动性质的重要实验之一。
实验报告光衍射范文
实验报告光衍射范文实验报告：光衍射一、引言光衍射是指光在通过狭缝、边缘或物体表面时发生弯曲和散射的现象。
这是由于光波的波动性质所导致的，与光的粒子性质无关。
光衍射在物理学和光学应用中具有重要的意义。
本实验旨在通过观察光线通过狭缝和物体表面时的衍射现象，研究光的衍射特性。
二、实验方法1.将一条窄缝状物体（可以是一个细线或窄缝）置于光源的路径上，用白色光照射。
2.在屏幕上观察到的衍射图样。
3.用光源照射具有二维结构的物体（如横纹、格子等），观察到的衍射图样。
4.用激光光源代替白色光源，观察到的衍射现象。
三、实验结果1.单缝衍射：将细线置于白光光源的路径上，观察到在屏幕上出现一组明暗相间的条纹，中央为亮纹，两侧逐渐暗淡。
随着细线宽度的减小，条纹间距增大。
2.物体表面衍射：将二维结构（如横纹、格子等）置于光源的路径上，观察到在屏幕上出现具有规律性排列的亮纹和暗纹，呈现出衍射图样。
格子结构的周期越小，观察到的条纹越密集。
3.激光光源的衍射现象：用激光光源照射细线和二维结构，观察到的衍射现象更加清晰和明显。
四、实验讨论1.单缝衍射的原理：当光线通过一个狭缝时，光的波动性质导致光的传播方向发生弯曲和散射，形成衍射图样。
亮纹表示相位叠加较强的区域，暗纹表示相位叠加较弱的区域。
根据衍射理论，当狭缝越窄或光的波长越长时，条纹间距越大。
2.物体表面衍射的原理：光线在通过二维结构时，会受到物体表面的反射和折射，导致光的传播方向发生改变和干涉，形成具有规律性的衍射图样。
通过观察到的亮纹和暗纹的位置和排列，可以研究物体表面的结构和特性。
3.激光光源的衍射现象更加清晰和明显，是因为激光光源是一种高度相干的光源，具有独特的光学性质。
相比于白光光源，激光光源的波面更加平直和规整，使得衍射图样更加集中和清晰。
五、结论通过本实验的观察和研究1.光衍射是由于光的波动性质导致的，与光的粒子性质无关。
2.单缝衍射和物体表面衍射都能观察到明暗相间的条纹，这些条纹是由光的干涉和衍射所导致的。
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不同波长的光产生的干涉效应。
光衍射在光学和物理领域起着重要的作用，对于理解光的性质和现象具有重要意义。
高二物理光的衍射实验教案
高二物理光的衍射实验教案一、教学目标：1、掌握夫琅禾费的衍射解释原理。
2、了解光的衍射现象的性质与条件，能应用衍射解释各种光学现象。
3、实验中，学生能够自觉、认真做好调整实验仪器与测量过程。
二、教学内容：1、夫琅禾费衍射解释的基本原理。
2、光的衍射现象的性质与条件。
3、衍射实验数据回归分析的方法和实验结果的评价。
三、教学方法：1、讲解配合演示。
2、学生自行或小组实验（教师在旁指导）。
3、实验结果分析。
四、实验器材：1、激光光源。
2、单缝或双缝衍射装置。
3、宽缝夫琅禾费衍射装置。
4、一系列不同宽度的狭缝。
5、一离散的目镜。
6、显微镜。
七、实验环节1、实验一：单缝衍射——探究单缝衍射现象（1）将激光光源置于适当位置。
（2）重新调整夫琅禾费衍射装置，使单缝正好置于光路中心，并且缝岑方向垂线于光路。
（3）通过改变衍射狭缝的宽度，使测到的光条纹清晰明显。
同时深入理解衍射板的原理，并且测量当前光留下当中线条数。
（4）根据实验结果及理论分析，探讨单缝衍射现象的特点及解释原理。
通过与书本上的理论知识对照，提高理论水平。
2、实验二：双缝衍射——显示双缝衍射性质（1）激光光源放置于适当位置。
（2）调整夫琅禾费衍射装置，使双通透孔与光路保持垂直，光路中心，且双通透孔的两个狭缝之间的距离和大小合适。
（3）调整位置，找到最清晰的亮度分布图案，看到相对于单缝衍射明显的明了的黑色条纹。
通过改变狭缝距离和大小，寻找出黑、白条纹交替的完美分布。
（4）根据实验结果及理论分析，分析双缝衍射现象的特点，并深刻了解衍射现象的实践应用。
3、实验三：单缝和双缝——比较两者区别（1）激光光源置于适当位置。
（2）先调整夫琅禾费衍射装置使得单通透孔能够恰好垂直于光路中心位，将适当宽度的狭缝置入串类内，获得单缝衍射光斑图案。
（3）再调整夫琅禾费衍射装置使其可以使用双通透孔。
找到寻找出清晰的白色和黑色条纹分布。
通过改变狭缝距离和光线的强度和范围，获得十分清晰的双通透孔衍射图像。
物理光衍射实验报告
一、实验目的1. 理解光的衍射现象，掌握衍射实验的基本原理和方法；2. 掌握单缝衍射和双缝衍射实验的原理和操作；3. 通过实验验证衍射现象，加深对波动光学理论的理解。
二、实验原理1. 光的衍射现象：当光波遇到障碍物或通过狭缝时，光波会偏离直线传播，绕过障碍物或通过狭缝传播，这种现象称为光的衍射。
2. 单缝衍射：当光波通过单缝时，会在屏幕上形成一系列明暗相间的条纹，这种现象称为单缝衍射。
单缝衍射条纹的间距与光波的波长和狭缝宽度有关。
3. 双缝衍射：当光波通过双缝时，在屏幕上形成干涉条纹，这种现象称为双缝衍射。
双缝衍射条纹的间距与光波的波长和双缝间距有关。
三、实验仪器与设备1. 光源：He-Ne激光器；2. 单缝装置：包括单缝板、光具座、白屏、光电探头、光功率计；3. 双缝装置：包括双缝板、光具座、白屏、光电探头、光功率计；4. 光学导轨；5. 计算机及数据采集软件。
四、实验步骤1. 单缝衍射实验：（1）将单缝装置放置在光学导轨上，调整光具座，使激光束垂直照射单缝板；（2）调整白屏与单缝装置的距离，观察屏幕上的衍射条纹；（3）记录衍射条纹的间距，分析衍射条纹与光波波长、狭缝宽度之间的关系。
2. 双缝衍射实验：（1）将双缝装置放置在光学导轨上，调整光具座，使激光束垂直照射双缝板；（2）调整白屏与双缝装置的距离，观察屏幕上的干涉条纹；（3）记录干涉条纹的间距，分析干涉条纹与光波波长、双缝间距之间的关系。
五、实验数据与分析1. 单缝衍射实验数据：光波波长：λ = 632.8nm狭缝宽度：a = 0.05mm衍射条纹间距：d = 2.5mm根据公式d = λL/a，计算得出衍射条纹间距的理论值为 d = 3.96mm，与实验值较为接近。
2. 双缝衍射实验数据：光波波长：λ = 632.8nm双缝间距：d' = 0.1mm干涉条纹间距：D = 1.2mm根据公式D = λL/d'，计算得出干涉条纹间距的理论值为 D = 3.27mm，与实验值较为接近。
光衍射实验报告
光衍射实验报告光衍射实验报告引言：光是我们日常生活中不可或缺的一部分，我们所见到的世界都是通过光传递给我们的信息。
然而，光的行为和性质却是非常复杂的，需要通过实验来进行研究和理解。
本实验旨在通过光衍射实验，探究光的衍射现象以及其背后的原理。
实验目的：1. 理解光的衍射现象；2. 探究光的波动性质；3. 研究光的干涉与衍射的关系。
实验材料：1. 光源：激光器；2. 实验器材：狭缝、屏幕、光屏；3. 测量工具：尺子、卡尺。
实验步骤：1. 将激光器放置在实验台上，并打开开关，使激光光束射向实验区域；2. 在光源与屏幕之间放置一个狭缝，调整狭缝的宽度，使得光通过狭缝后形成一个狭长的光线；3. 将屏幕放置在狭缝后方，并调整屏幕的位置，使得光线在屏幕上形成一个明亮的中央区域；4. 在屏幕上移动一个小孔，观察光线通过小孔后在屏幕上形成的衍射图案；5. 测量不同位置的衍射图案的宽度和间距，并记录数据；6. 变换狭缝的宽度，重复步骤2-5，记录不同宽度下的衍射图案。
实验结果与分析：通过实验观察和数据记录，我们可以发现以下现象和规律：1. 当狭缝宽度较小时，形成的衍射图案较为集中，中央亮度较高，衍射角度较小；2. 随着狭缝宽度的增大，衍射图案逐渐变宽，中央亮度逐渐减弱，衍射角度逐渐增大；3. 在一定范围内，狭缝宽度与衍射图案的宽度成正比；4. 衍射图案中的暗纹和亮纹交替出现，形成明暗相间的条纹。
根据以上观察结果，我们可以得出以下结论：1. 光在通过狭缝时会发生衍射，产生衍射图案；2. 光的衍射现象与狭缝的宽度有关，狭缝越窄，衍射图案越集中；3. 光的衍射现象是光的波动性质的表现，光可以被看作是波动的传播；4. 衍射图案中的明暗条纹是光的干涉现象的结果，不同光束经过狭缝后干涉产生明暗相间的条纹。
结论：通过光衍射实验，我们深入了解了光的衍射现象以及光的波动性质。
我们发现光在通过狭缝时会发生衍射，形成明暗相间的衍射图案。
高中物理实验教案测量光的衍射现象
高中物理实验教案测量光的衍射现象实验目的：1.掌握光的衍射现象的基本原理和特点；2.学会使用狭缝装置测量光的衍射实验；3.通过实验观察，了解光的衍射现象对于光的传播和干涉的影响。
实验原理：光的衍射是指光线通过物体边缘或狭缝传播时，会向周围扩散，产生干涉现象。
狭缝装置是观察光的衍射现象的一种常用实验装置，由于光的波动性，通过狭缝的光线会发生衍射现象，形成一系列明暗的条纹。
实验器材：1.激光器；2.狭缝装置；3.尺子；4.白纸；5.直尺；6.可调平台；7.格尺。
实验步骤：1.将激光器设置在一端，对准光屏，在光屏上形成一个圆形明亮的光斑。
2.将狭缝装置安装在可调平台上，并调节到与激光器的光线垂直并平行于光屏的方向。
确保狭缝与激光器和光屏之间的距离相等，并保持平行。
3.在光屏上放置一张白纸，在纸上标出坐标轴和原点。
4.将狭缝移到离原点一定距离的位置，利用直尺测量狭缝到原点的距离，并记录下来。
5.将格尺放置在原点位置，并调整狭缝的位置，使其与格尺上的0刻度对齐，记录下狭缝的位置。
6.关闭室内其他光源，打开激光器，观察光屏上的衍射现象，并记录观察结果。
7.移动狭缝装置，将狭缝移动到距离原点更远的位置，重复步骤4-6，并记录观察结果。
8.重复步骤4-7，选取不同的距离，并记录观察结果。
实验结果：根据实验观察到的现象，记录光屏上的明暗条纹的位置和形状。
根据测量的数据绘制图表。
实验分析：根据实验结果，我们可以观察到明暗交替的衍射条纹。
光的衍射现象可以解释为光的波动性在通过狭缝时的干涉现象。
明亮的条纹代表光波的“峰”，暗条纹代表光波的“谷”。
条纹的宽度和间距与狭缝的宽度和距离有关。
实验拓展：可以尝试改变狭缝的宽度和距离，观察明暗条纹的变化。
可以使用不同颜色的激光光源，观察不同波长的光对衍射结果的影响。
实验总结：本实验通过测量光的衍射现象，增加了对光的波动性的理解。
通过观察明暗条纹的分布，我们可以推测出光的波浪特性和干涉现象。
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实验七-光的衍射实验
实验七 光的衍射实验
一、实验目的
1. 观察夫朗和费衍射图样及演算单缝衍射公式；
2. 观察夫朗和费圆孔衍射图样； 二、实验原理
平行光通过狭缝时产生的衍射条纹定位于无穷远，称作夫朗和费单缝衍射。
它的衍射图样比较简单，便于用菲涅耳半波带法计算各级加强和减弱的位置。
设狭缝AB 的宽度为a （如图1，其中把缝宽放大了约百倍），入射光波长为λ，
图1
O 点是缝宽的中点，OP0是AB 面的法线方向。
AB 波阵面上大量子波发出的平行于该方向的光线经透镜L 会聚于P0点，这部分光波因相位相同而得到加强。
就AB 波阵面均分为AO 、BO 两个波阵面而言，若从每个波带上对应的子波源发出的子波光线到达P0点时光程差为λ/2，此处的光波因干涉相消成为暗点，屏幕上出现暗条纹。
如此讨论，随着ϕ角的增大，单缝波面被分为更多个偶数波带时，屏幕上会有另外一些暗条纹出现。
若波带数为奇数，则有一些次级子波在屏上别的一些位置相干出现亮条纹。
若波带为非整数，则有明暗相间的干涉结果。
总之，当衍射光满足：
sin BC a k ϕλ== （1 2...k =±±, ）
时产生暗条纹；当满足：
sin (21)/2BC a k ϕλ==+ （01 2...k =±±，
, ） 时产生明条纹。
在使用普通单色光源的情况下（本实验使用钠灯），满足上述原理要求的实验装置一般都需要在衍射狭缝前后各放置一个透镜。
但是一种近似的方法也是可行的，就是使光源和观测屏距衍射缝都处在“远区”位置。
用一个长焦距
的凸透镜L 使狭缝光源S P1成像于观测屏S 上（如图2），其中S 与S P1的距离稍大于四倍焦距，透镜大致在这个距离中间，在仅靠L 安放一个衍射狭缝S P2，屏S 上即出现夫朗和费衍射条纹。
图2
设狭缝SP2与观测屏S 的距离为b ，第k 级亮条纹与衍射图样中心的距离为xk 则
/k tg x b ϕ=
由于ϕ角极小，因而sin tg ϕϕ≈。
又因为衍射图样中心位置不易准确测定，所以一般是量出两条同级条纹间的距离2xk 。
由产生明条纹的公式可知：
2(21)k b
x k a
λ=+
由此可见，为了求得入射光波长，须测量2k x ，a 和b 三个量。
三、 实验仪器
(1) 钠光灯
(2) 单面可调狭缝： SZ-22 (3) 凸透镜L 1： f=50mm (4) 二维调整架： SZ-07 (5) 单面可调狭缝： SZ-22 (6) 凸透镜L 2： f=70mm (7) 二维调整架： SZ-07
(8) 测微目镜Le （去掉其物镜头的读数显微镜） (9) 读数显微镜架 : SZ-38 (10) 滑座： TH70YZ (11) 滑座： TH70Z (12) 滑座： TH70Z (13) 滑座： TH70
四、仪器实物图及原理图
Le 1
Le
钠光灯
单缝5060610180120
缝或孔光栏L 2
L 1L 2
L 1
2
3
45
6
78
9
10
1112
13
14
15
图3 仪器实物图及原理图
五、实验步骤
(1) 把钠灯光通过透镜聚焦到单缝上成为缝光源。
再把所有器件按图十的顺
序摆放在导轨上，调至共轴。
其中小孔（φ=1mm ）和测微目镜之间的距离必须保证满足远场条件。
（图中数据均为参考数据）
(2) 调节焦距为70的透镜直至能在测微目镜中看到衍射条纹。
如果无条纹，
可以调节小孔的大小，直到找到合适的小孔为止。
(3) 仔细调节狭缝的宽度，直到目镜视场内的中央条纹两侧各有可见度较好
的3，4条亮纹。
记录单缝和测微目镜的位置，计算出两者间的距离b 。
(4) 读出狭缝宽度a ，并且记录下来 六、数据处理
为了便于计算波长可以设b
z a
λ=， 且 221
k
x z k =
+ 2x k 为两条同级条纹间的距离
选不同的级次k ，求出z 值，求平均，再计算 a z b
λ= 实验数据如下：
a=0.152mm b=840-560=280mm
=0.5mm
=0.7mm =0.9mm
计算得=0.1667 =0.14
=0.143 =0.1499
==81.37nm
实验图片
八、圆孔衍射
将单缝换成圆孔，观察衍射条纹，用测微目镜测出艾里斑的直径e ，由已知衍射小孔直径d=1mm ，焦距f=70mm ，可验证
1.22e f a
λ
=
公式的正确性（其中a 为孔的半径），本实验要求实验环境很暗。
.
+
注：多孔架的8孔大小分别为：φ0.10mm，φ0.15mm，φ0.20mm，φ0.30mm，φ0.50mm，φ0.60mm，φ1.0mm，φ2.0mm。
实验数据如下：
测量值e=0.091mm
计算值为f=1.22=0.099064mm
现场实验图片
通过做实验，我认为光的衍射现象观察的影响因素分析的衍射应用有以下几个应用方向：
1)普遍应用于光谱分析领域，比如说衍射光栅光谱仪等。
2）应用于衍射成像，比如说衍射成像概念、成像仪器分辨。
3）衍射呈现波阵面，有利于全息术原理的进一步发展。
4）衍射广泛应用于结构分析，例如X射线结构学等。