单缝衍射的光强分布(完整版+空白打印版+真实实验数据)
单缝和单丝衍射光强分布实验报告
单缝和单丝衍射光强分布实验报告单缝和单丝衍射光强分布实验报告引言：光学是一门研究光的传播、变化和作用的科学，而衍射则是光学中一个重要的现象。
本实验旨在通过观察单缝和单丝的衍射现象，了解光的波动性质以及衍射的规律。
实验装置：实验装置主要包括光源、单缝/单丝装置、屏幕和测量仪器。
光源采用一束单色光（如红光），单缝/单丝装置则包括一个狭缝或一个细丝，屏幕用于接收衍射光，并在屏幕上形成衍射图样。
测量仪器可用于测量衍射图样的光强分布。
实验过程：1. 实验前准备：a. 准备光源、单缝/单丝装置、屏幕和测量仪器。
b. 调整光源和单缝/单丝装置的位置，使其与屏幕保持适当的距离。
c. 确保实验环境光线较暗，以便更好地观察衍射现象。
2. 单缝衍射实验：a. 将单缝装置放置在光源和屏幕之间，并调整单缝的宽度。
b. 观察屏幕上的衍射图样，并记录下各个位置的光强。
c. 根据实测数据，绘制出单缝衍射的光强分布曲线。
3. 单丝衍射实验：a. 将单丝装置放置在光源和屏幕之间，并调整单丝的位置。
b. 观察屏幕上的衍射图样，并记录下各个位置的光强。
c. 根据实测数据，绘制出单丝衍射的光强分布曲线。
实验结果与分析：通过实验观察和数据记录，我们得到了单缝和单丝衍射的光强分布曲线。
从实验结果中我们可以得出以下结论：1. 单缝衍射：a. 在中央峰附近，光强最大，随着距离中央峰的增加，光强逐渐减小。
b. 出现一系列的衍射极小值，即暗条纹，这些极小值的位置与单缝的宽度有关。
c. 衍射极小值的位置满足衍射公式：sinθ = mλ/d，其中θ为衍射角，m为整数，λ为波长，d为单缝宽度。
2. 单丝衍射：a. 衍射图样呈现出一组明暗相间的环形条纹，中央亮环被称为中央峰。
b. 环形条纹的亮度逐渐减弱，直至消失。
c. 单丝衍射的光强分布符合夫琅禾费衍射公式：I = I0 (J1(x)/x)^2，其中I为光强，I0为中央峰的光强，J1为一阶贝塞尔函数，x为无量纲参数。
实验单缝衍射光强分布研究
实验三单缝衍射光强分布研究一、实验简介光的衍射现象是光的波动性的一种表现。
衍射现象的存在，深刻说明了光子的运动是受测不准关系制约的。
因此研究光的衍射，不仅有助于加深对光的本性的理解，也是近代光学技术（如光谱分析，晶体分析，全息分析，光学信息处理等）的实验基础。
衍射导致光强在空间的重新分布，利用光电传感元件探测光强的相对变化，是近代技术中常用的光强测量方法之一。
二、实验目的1、观察单缝衍射现象，研究其光强分布，加深对衍射理论的理解；2、学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、学会用衍射法测量狭缝的宽度。
三、实验原理1、单缝衍射的光强分布当光在传播过程中经过障碍物时，如不透明物体的边缘、小孔、细线、狭缝等，一部分光会传播到几何阴影中去，产生衍射现象。
如果障碍物的尺寸与波长相近，那么这样的衍射现象就比较容易观察到。
单缝衍射有两种：一种是菲涅耳衍射，单缝距离光源和接收屏均为限远，或者说入射波和衍射波都是球面波；另一种是夫琅禾费衍射，单缝距离光源和接收屏均为无限远或相当于无限远，即入射波和衍射波都可看作是平面波。
在用散射角极小的激光器(<0.002rad)产生激光束，通过一条很细的狭缝（0.1～0.3mm宽），在狭缝后大于0.5m的地方放上观察屏，就可以看到衍射条纹，它实际上就是夫琅禾费衍射条纹，如图1所示。
图1当激光照射在单缝上时，根据惠更斯—菲涅耳原理，单缝上每一点都可看成是向各个方向发射球面子波的新波源。
由于子波迭加的结果，在屏上可以得到一组平行于单缝的明暗相间的条纹。
激光的方向性强，可视为平行光束。
宽度为d 的单缝产生的夫琅禾费衍射图样，其衍射光路图满足近似条件：Dx≈≈θθsin ()d D >>产生暗条纹的条件是：λθk d =sin () ,3,2,1±±±=k （1）暗条纹的中心位置为：dD k x λ= （2）两相邻暗纹之间的中心是明纹次极大的中心。
实验 单缝衍射的光强分布
2. 菲涅耳假设和光强度 物理学家菲涅耳假设:波在传播的过程中,从同一波阵面上
的各点发出的子波是相干波 , 经传播而在空间某点相遇时 ,产
生相干叠加 , 这就是著名的惠更斯 - 菲涅耳原理。如图 3-91所示,单缝AB所在处的波阵面上各点发出的子波, 在空间某点
P 所引起的光振动振幅的大小与面元面积成正比 , 与面元到空
(2) 测量时,从一侧衍射条纹的第三个暗纹中心开始 , 记 下此时的鼓轮读数, 同方向转动鼓轮, 中途不要改变转动方向。
每移动1mm,读取一次数字万用表读数 ,一直测到另一侧的第三
个暗纹中心。
注意: “挡光”测量衍射光强I值时, 接收屏必须一直挡住 导光管, 仅在每次读数时移去, 读完后立即挡住。以避免硅光 电池因疲劳而出现非线性光电转换, 并能延长硅光电池的使用
a
(2) 暗纹。当u=±kπ, k=1,2,3, …,即 a sin / k或
asinΦ=±kλ时,有I＝0。且任何两相邻暗条纹间的衍射角的差值 ,即暗条纹是以P0点为中心等间隔左右对称分布的。 a
(3) 次级明纹。在两相邻暗纹间存在次级明纹，它们的
间某点的距离成反比,并且随单缝平面法线与衍射光的夹角(衍 射角 ) 增大而减小。计算单缝所在处波阵面上各点发出的子波 在P点引起的光振动的总和 , 就可以得到P点的光强度。 可见, 空间某点的光强, 本质上是光波在该点振动的总强度。
图 3 - 9 - 1 单缝衍射示意图
设单缝的宽度AB=a, 单缝到接收屏之间置一个透镜L2, 衍
寿命。
4. 单缝宽度a的测量 由于L>1m,因此衍射角很小, sin X K ,有暗纹生成 L 条件:
a sin 2k
单缝衍射光强的分布测量实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除单缝衍射光强的分布测量实验报告篇一：衍射光强分布测量衍射光强分布测量***，物理学系摘要：本实验利用激光为光源研究激光经过单缝与单丝时的衍射光强度分布情况。
激光的高准直性符合夫琅和费远场条件，且高单色性保证测量时没有不同波长光的叠加影响。
光感应器方面使用光栅尺与电脑连接做0.02毫米/点的高精度自动扫描。
通过巴比涅原理迂回得到了没有直射光时单丝的衍射光强分布，完整验证了运用衍射光强分布来测量小微物体的长度的方法和可行性，并实际运用此法测量了铜丝和头发丝的直径。
关键词：衍射分布巴比涅原理单缝直径测量ThemeasurementoftheDistributionofLightDiffraction YixiongKeYiLin,DepartmentofphysicsAbstarct：Thisexperimentmadeuseoflaserasthelightsourcetoverif yaseriesofdiffractionpatternsof633nmlaserviadiffere ntsingleslitsandmonofilaments.Thecollimationfeature ofthelasermeetstheconditionofFraunhoferdiffraction, themonochromicfeatureoflaserprovideabetterexperimen talenvironmentthatthediffractionpatternwon`tbeinter ferebythelightofotherwavelength.weuselinearencorder connectedtopcviauLI(universalLaboratoryInterface)as thesensortoautomaticallyscanthediffractionpatternwi ththeratioof0.02mmperdot.weusebabinet’sprincipletogetthediffractionpatternofamonofilament p letelyverifiedthemethodandfeasibilityofmeasuringati nyobjectwithitsdiffractionpattern.Inaddition,wetryt omeasurethediameterofacopperwireandpeople’shairinthiswayKeywords:Diffractiondistributionbabinet`sprinciplesingleslitsmeasureDiameterofthewire1一、引言衍射是波遇到障碍物时便利直线传播的现象。
大学物理实验报告-测量单缝衍射的光强分布
得分教师签名批改日期深圳大学实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：实验六测量单缝衍射的光强分布学院：物理科学与技术专业：指导教师：报告人：学号：班级：实验时间：2011年4月11日实验报告提交时间：2011年4月18日1、实验目的_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 2、实验原理_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 3、实验仪器仪器名称组号型号量程△仪4、试验内容与步骤_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 5、数据记录本底读数（出读数）：_________________表一X(衍射图像的位置)( ) i（检流器电流）( )12345678910表二L( ) b( )12345平均表三单位：_________1 2 3 4 5 平均a真6、数据处理根据表一描绘出单缝衍射的相对光强分布图。
单缝衍射光强分布
实 验 报 告实验题目 单缝衍射光强分布一、实验目的及要求1. 通过对夫琅和费单缝衍射光强变化特点，加深对光的衍射现象和理论的理解，验证夫琅禾费衍射图样的若干规律。
2. 掌握用探头光电流放大器测量衍射光强分布的方法二、实验仪器（规格、型号、件数）光具座、单缝、探头及其附属支架，氦氖激光器及电源、光电流放大器。
三、实验原理及实验步骤夫琅和费单缝衍射：平行光的衍射为夫琅和费衍射，如图一所示，从光源S 发出的光经透镜L 1形成的平行光，照射在狭缝H 上，根据惠更斯一菲涅耳原理，狭缝上各点看做是新的子波源，子波源向各方向发出球面次波，这些次波叠加的结果，在透镜L 2的像方焦平面的屏上，可以得到一组平行于狭缝的明暗相间的衍射条纹。
图一中，平行于光轴的衍射光束会聚于屏幕的P 0处，是中央亮条纹的中心，其光强记为；与光轴成角方向的衍射光会聚于屏幕的处，根据计算结果得出处光强为：(1) 其中a 为狭缝宽度，λ为单色光波长。
由(1)式可得单缝衍射光强分布的特征如下：1．当u ＝0时＝0， 处的光强是最大值，称为中央主极大。
在其他条件不变的情况下，此处光强的最大值与狭缝宽度a 的平方成正比。
2．当u ＝Kπ时（K=±1，±2，±3……）即时，，出现暗条纹。
由于值很小，可以近似认为暗纹出现在＝K λ/a 的方向上，因而主极强两侧暗纹之间的角0I θP θP θ202sin ua sin I I ,(u )uπθ==λθP θ0I I θ=0I a sin K θ=λI 0θ=θθ图一aP o P θf 1f ''2L 1L 2SHθ间距为其他相邻暗纹之间角间距的两倍，如图二所示。
3．除中央主极大之外，相邻两暗纹之间都有一次极大。
数学计算指出，这些次极大的位置出现在u ＝±1.43π，±2.46π，±3.47π ……，其相对光强= 0.047；0.017；0.008……。
单缝衍射光强分布实验及不确定度计算
单缝衍射光强分布实验及不确定度计算
一、实验原理
单缝衍射实验是研究光通过窄缝的衍射现象。
当单色光照射在窄缝上时，光线会绕过窄缝并在屏幕上产生衍射条纹。
根据波动理论，这些条纹的宽度和形状可以通过衍射角和缝宽来计算。
二、实验步骤
1.准备实验器材：单缝装置、激光器（发出波长已知的单色光）、屏幕、尺子、测角
仪。
2.将激光器固定在单缝装置上，确保光束垂直照射在单缝上。
3.将屏幕放在离单缝一定距离的位置，确保屏幕上的衍射条纹清晰可见。
4.使用尺子测量单缝的宽度（精确到0.01mm）。
5.使用测角仪测量衍射条纹之间的角度（精确到0.1°）。
6.记录数据，至少进行3次实验以减小误差。
三、不确定度计算
根据实验数据，我们可以计算出衍射条纹的宽度和形状。
不确定度可以通过以下公式计算：
其中，ΔI是总不确定度，I是衍射条纹的平均光强，N是实验次数，ΔI0是激光器的光强波动范围。
四、实验结果与讨论
根据实验数据，我们可以得出衍射条纹的宽度和形状，以及它们与缝宽和波长的关系。
同时，我们还可以讨论不确定度对实验结果的影响。
实验单缝衍射光强分布研究样本
实验三单缝衍射光强分布研究一、实验简介光衍射现象是光波动性一种体现。
衍射现象存在，深刻阐明了光子运动是受测不准关系制约。
因而研究光衍射，不但有助于加深对光本性理解，也是近代光学技术（如光谱分析，晶体分析，全息分析，光学信息解决等）实验基本。
衍射导致光强在空间重新分布，运用光电传感元件探测光强相对变化，是近代技术中惯用光强测量办法之一。
二、实验目1、观测单缝衍射现象，研究其光强分布，加深对衍射理论理解；2、学会用光电元件测量单缝衍射相对光强分布，掌握其分布规律；3、学会用衍射法测量狭缝宽度。
三、实验原理1、单缝衍射光强分布当光在传播过程中通过障碍物时，如不透明物体边沿、小孔、细线、狭缝等，一某些光会传播到几何阴影中去，产生衍射现象。
如果障碍物尺寸与波长相近，那么这样衍射现象就比较容易观测到。
单缝衍射有两种：一种是菲涅耳衍射，单缝距离光源和接受屏均为限远，或者说入射波和衍射波都是球面波；另一种是夫琅禾费衍射，单缝距离光源和接受屏均为无限远或相称于无限远，即入射波和衍射波都可看作是平面波。
在用散射角极小激光器(<0.002rad)产生激光束，通过一条很细狭缝（0.1～0.3mm宽），在狭缝后不不大于0.5m地方放上观测屏，就可以看到衍射条纹，它事实上就是夫琅禾费衍射条纹，如图1所示。
当激光照射在单缝上时，依照惠更斯—菲涅耳原理，单缝上每一点都可当作是向各个方向发射球面子波新波源。
由于子波迭加成果，在屏上可以得到一组平行于单缝明暗相间条纹。
激光方向性强，可视为平行光束。
宽度为d 单缝产生夫琅禾费衍射图样，其衍射光路图满足近似条件：Dx≈≈θθsin ()d D >>产生暗条纹条件是：λθk d =sin () ,3,2,1±±±=k （1）暗条纹中心位置为：dD k x λ= （2）两相邻暗纹之间中心是明纹次极大中心。
由理论计算可得，垂直入射于单缝平面平行光经单缝衍射后光强分布规律为：220sin ββI I = λθπβsin d =（3） 式中，d 是狭缝宽，λ是波长，D 是单缝位置到光电池位置距离，x 是从衍射条纹中心位置到测量点之间距离，其光强分布如图2所示。
单缝衍射的光强分布(完整版-空白打印版-真实实验数据)
深圳大学实验报告课程名称：大学物理实验（一）实验名称：单缝衍射的光强分布学院：专业：班级：组号：指导教师：报告人：学号：实验时间：年月日星期实验地点科技楼 90 实验报告提交时间：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：La 82>>λ或82a L >>λ为狭缝与屏之间的距离；λ为入射光的波长。
的取值范围进行估算：实验时，若取m a 4101-⨯≤，入射光是应用单缝衍射的公式计算单缝缝宽 λϕk a =sin k k L ϕtan = 很小，所以a kL L X k k /λ=Φ=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，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 。
；．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。
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）。
以后在测量过深圳大学实验报告课程名称：大学物理实验（一）实验名称：单缝衍射的光强分布学院：专业：班级：组号： B7 指导教师：报告人：学号：实验时间： 201 年月日星期实验地点科技楼 90 实验报告提交时间：单缝衍射相对光强度曲线图。
单缝衍射光强分布实验报告(精编文档).doc
【最新整理，下载后即可编辑】单缝衍射光强分布【实验目的】1.定性观察单缝衍射现象和其特点。
2.学会用光电元件测量单缝衍射光强分布，并且绘制曲线。
【实验仪器】【实验原理】光波遇到障碍时，波前受到限制而进入障碍后方的阴影区，称为衍射。
衍射分为两类：一类是中场衍射，指光源与观察屏据衍射物为有限远时产生的衍射，称菲涅尔衍射；一类是远场衍射，指光源与接收屏距衍射物相当于无限远时所产生的衍射，叫夫琅禾费衍射，它就是平行光通过障碍的衍射。
夫琅禾费单缝衍射光强I =I 0(sin β)2β2;其中β=πa sin θλ；a 为缝宽，θ为衍射角，λ为入射光波长。
上图中θ为衍射角，a 为缝宽。
【实验内容】（一） 定性观察衍射现象1.按激光器、衍射板、接收器（屏）的顺序在光节学导轨上放置仪器，调节光路，保证等高共轴。
衍射板与接收器的间距不仪器名称 光学导轨 激光器 接收器 数字式检流计 衍射板 型号小于1m。
2.观察不同形状衍射物的衍射图样，记录其特点。
（二）测量单缝衍射光强分布曲线1.选择一个单缝，记录缝宽，测量-2到+2级条纹的光强分布。
要求至少测30个数据点。
2.测量缝到屏的距离L。
3.以sinθ为横坐标，I/I为纵坐标绘制曲线，在同一张图中绘出理论曲线，做比较。
【实验步骤】1.摆好实验仪器，布置光路如下图顺序为激光器—狭缝—接收器—数字检流计，其中狭缝与出光口的距离不大于10cm，狭缝与接收器的距离不小于1m。
2.调节激光器水平，即可拿一张纸片，对准接收器的中心，记下位置，然后打开激光器，沿导轨移动纸片，使激光器的光点一直打纸片所记位置，即光线打过来的高度要一致。
3.再调节各光学元件等高共轴，先粗调，即用眼睛观察，使得各个元件等高；再细调，用尺子量取它们的高度(狭缝的高度，激光器出光口的高度，接收器的中心)，调节升降旋钮使其等高，随后用一纸片，接到光源发出的光，以其上的光斑位置作为参照，依次移动到各个元件前，调节他们的左右(即调节接收器底座的平移螺杆，狭缝底座的平移螺杆)高低，使光线恰好垂直照到元件的中心。
工作报告-单缝衍射实验报告1 精品 精品 精品
单缝衍射实验报告篇一：单缝衍射实验报告-205006-195002-185001-175006-165014-155018-145015-135007-125002-11501 0-105030-95047-85047-75026-65006-55033-45154-35360-25654-15920-051071 051069158902562735344451385502965006750268504595043105026115008125002 135006145014155015165011175004185001000500020001000500130016001400060 002000900270043004300240005003001400327059508360974097208090570031301 250026000500240041003900240007000200050013001400100004000119520500300 700030006篇二：单缝衍射的光强分布(完整版+空白打印版+真实实验数据)深圳大学实验报告课程名称：大学物理实验（一）实验名称：单缝衍射的光强分布学院：专业：班级：组号：指导教师：报告人：学号：实验时间：年月日星期实验地点实验报告提交时间：12345篇三：[实验报告]单缝衍射的光强分布与缝宽测量单缝衍射的光强分布与缝宽测量摘要：本文主要介绍了通过观察单缝的夫琅和费衍射现象及其随单缝宽度变化的规律，加深对光的衍射理论的理解。
学习光强分布的光电测量方法。
利用衍射图案测定单缝的宽度。
关键词：单缝衍射；光强分布；光电流；单缝缝宽-,-；；-；一、引言单缝衍射的基本解释是光在传播过程中遇到障碍物，光波会绕过障碍物继续传播。
而所谓的夫琅禾费衍射是指光源、衍射屏和观察屏三者之间都是相距无限远的情况。
即当入射光和衍射光都是平行的情况。
其图案是一组平行于狭缝的明暗相间的条纹。
测量单缝衍射的光强分布
2.从光强分布曲线量出中央明纹的半宽度X1。 代入公式a＝Lλ/X1计算单缝的宽度。 λ＝650nm（半导体激光器，较小那种） 或632.8nm（氦氖激光器）
数据表格：
数据处理-坐标纸上画图
思考题 1.2.3
测量：
记录衍射条纹的光强度(光电流I )和相应的位置坐标x
注意（以下要在实验报告避免空程差； 3、测量范围？包含一级暗纹就可以了； 4、选择合适的测量步距（既不要使数据太繁杂；又要保 证结果的可靠性较高；条纹不同位置的测量步距可能不一样）
实验数据处理
1.作出单缝衍射的光强分布曲线(坐标纸上)。在直 角坐标纸上,以横轴表示位置x ; 纵轴表示光强度
测量单缝衍射的光强分布
梁广兴
实验内容和步骤:
1. 在导轨上装好实验装置，目测粗调，使各光学元件同轴。 2. 激光器与单缝之间的距离以及单缝与探测器之间的距离 均调在50cm左右。 3. 将光屏置于探测器之前,调二维调节架,选择所需的单缝 宽度a ，观察光屏上的衍射条纹；调整出一个图象清晰、对称、 条纹宽度适当（约0.5cm-1cm）的中央明条纹来。 4.使用检流计前一般先调零；选择量程的原则是在读数较稳 定的前提下使读数尽可能大。 5.本实验仪器问题较多，具体参考实验桌上的说明。
2018-2019-单缝单丝衍射光强分布实验仪-精选word文档 (5页)
实验内容和步骤
实验装置如图一所示，按图搭好实验仪器。实验采用发散度甚小的He-Ne激光作为光源，满足入射光为平行光的条件。为满足夫琅和费衍射条件，应尽量将显示衍射图像的屏远
离单缝，即L>>1.00m，这样就可省去单缝后面的透镜。 1. 观察单缝衍射现象
按图一安排实验仪器，点亮He-Ne激光器，调节各元件共轴，使激光垂直照射于单狭缝的刀口面上，在距狭缝L处置以观察屏P，在狭缝夹座上依次放狭缝A，B和单丝，观察屏上出现的各种现象和变化规律，并作记录。最后固定缝宽α，调整各元件使屏上的衍射图像清晰、对称、最亮，而且条纹间距适当，以利于测量。+ 2. 测定单缝衍射图像的相对光强分布
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单缝单丝衍射光强分布实验仪
篇一：单缝衍射光强分布的测定
单缝衍射光强分布的测定
光的衍射现象是光的波动性又一重要特征。单缝衍射是衍射现象中最简单的也是最典型的例子。在近代光学技术中，如光谱分析、晶体分析、光信息处理等到领域，光的衍射已成为一种重要的研究手段和方法。所以，研究衍射现象及其规律，在理论和实践上都有重要意义。
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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如图二 所示。
当处于夫琅和费衍射区域，式中α是狭缝宽度，L是狭缝与屏之间的距离，λ是入射光的波长。 实验时，若取α≤10-4m, L≥1.00m，入射光是
He-Ne激光，其波长是632.8nm,就可满足上述条件。所以，实验时就可以采用如图一装置。
将各级的Xk（表示光强极小值点到中心点P0的距离）和L值
实验13 单缝衍射相对光强的分布_090923_
单缝衍射的相对光强分布安全注意事项（1） 本实验中光源采用He-Ne 激光器或半导体激光器，实验过程中严禁激光束直射眼睛，有导致失明的可能。
（2） 实验过程中观察屏始终摆放在光路的末端，将激光束限制在自己的实验桌范围内，以免误射其他学生的眼睛。
（3） He-Ne 激光器工作过程中导线之间的电压超过1000V，通电后严禁接触激光器电源的输出端。
（4） 可调狭缝极易损坏，必须在观察屏上观察到光斑或条纹后才能调节狭缝的宽度，否则极易导致狭缝的刀口相碰而损坏。
并严禁用手直接接触狭缝的刀口。
（5） 本实验在光学平台上完成，对防震要求较高，实验过程中动作需轻柔，避免碰撞光学平台。
1.测定单缝衍射的相对光强分布图1 单缝衍射光强分布光路图（1）激光器、可调狭缝、光探头、观察屏等统称为光学元器件。
激光器、观察屏安装在一维磁性底座上，狭缝、光探头安装在二维磁性底座上。
（2）粗调①光路如图1，先只摆放激光器和观察屏，调节激光器底座，让激光束打在观察屏上。
屏上光点高度与激光器出光口高度一致，在水平面上确定一基准光路。
将底座的开关拨至“on”。
②摆上可调狭缝，狭缝沿竖直方向放置，与激光器出光口的距离不大于10cm。
沿X 方向移动狭缝底座，使光束从狭缝穿过，观察屏上出现光斑或条纹，且条纹落在与光探头进光狭缝垂直的水平线上。
③调节狭缝底座上的螺杆，使光斑或条纹最亮。
将底座的开关拨至“on”。
④调节狭缝宽度，使条纹中心亮纹的宽度约为5mm。
⑤放上光探头，探头尽可能靠近观察屏，使图1中的Z 值尽可能大。
沿X 方向移动光探头，使光探头读数最大。
将底座的开关拨至“on”。
至此，所有光学元器件底座的开关都拨至“on”的位置，粗调结束。
（3）细调分别调节狭缝底座的平移螺杆、光探头底座的平移螺杆和垂直调节旋钮，使得光功率读数最大，上述任何一个旋钮改变，读数都变小。
该最大值就是衍射条纹主极大的光强。
要求最大值读数在100~160µW 之间，如若不符合要求，则可以调节狭缝的宽度，再按上述方法进行一次细调。
单缝衍射的光强分布
深圳大学实验报告课程名称：大学物理实验（一）实验名称：单缝衍射的光强分布学院：专业：班级：组号：指导教师：报告人：学号：实验时间：年月日星期实验地点科技楼90实验报告提交时间：一、实验目的１．观察单缝衍射现象及其特点； ２．测量单缝衍射的光强分布；３．用单缝衍射的规律计算单缝缝宽；二、实验原理：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：L a 82>>λ或82a L >>λ式中：a 为狭缝宽度；L 为狭缝与屏之间的距离；λ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m a 4101-⨯≤，入射光是Ne He -激光，其波长为632.80nm ，cm cm a 26.12≈=λ，所以只要取cm L 20≥，就可满足夫琅和费衍射的远场条件。
但实验证明，取cm L 50≈，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：20)/(sin u u I I= 式中： λϕπ/)sin (a u =暗纹条件：由上式知，暗条纹即0=I 出现在λϕπ/)sin (a u =π±=，π2±=，…即暗纹条件为λϕk a =sin ，1±=k ，2±=k ，…明纹条件：求I 为极值的各处，即可得出明纹条件。
令0)/(sin 22=u u dud推得 u u tan =此为超越函数，同图解法求得：0=u ，π43.1±，π46.2±，π47.3±，… 即 0sin =ϕa ，π43.1±，π46.2±，π47.3±，…可见，用菲涅耳波带法求出的明纹条件2/)12(sin λϕ+±k a ，1=k ，2，3，…只是近似准确的。
光强分布实验实验报告
一、实验目的1. 了解光强分布的基本原理和实验方法；2. 通过实验观察光强分布的特点，加深对光强分布规律的理解；3. 培养学生运用实验手段解决实际问题的能力。
二、实验原理光强分布是指光在空间中传播过程中，光强随位置的变化情况。
光强分布与光的衍射、干涉等现象密切相关。
本实验采用单缝衍射实验装置，通过调节缝宽、入射光波长、屏幕距离等参数，观察光强分布的变化规律。
单缝衍射光强分布的公式为：I = (sinu/u)^2 I0，其中，u = (λa/2L)sinθ，λ为入射光波长，a为狭缝宽度，L为狭缝与屏幕之间的距离，θ为衍射角，I0为中央亮条纹的光强。
三、实验仪器1. 单缝衍射实验装置：包括激光器、狭缝、屏幕、光强测量仪等；2. 光电传感器：用于测量光强；3. 秒表：用于计时；4. 计算器：用于计算。
四、实验步骤1. 搭建实验装置，确保激光器、狭缝、屏幕三者等高共轴；2. 调节狭缝宽度，记录中央亮条纹的光强I0；3. 改变屏幕与狭缝的距离L，记录不同距离处的光强分布；4. 改变入射光波长，重复步骤3，观察光强分布的变化；5. 利用光电传感器测量不同位置处的光强，绘制光强分布曲线。
五、实验结果与分析1. 光强分布曲线：根据实验数据，绘制光强分布曲线，分析光强分布规律；2. 光强分布特点：观察光强分布曲线，分析光强分布的特点，如中央亮条纹、暗条纹、光强分布的周期性等；3. 光强分布与参数的关系：分析光强分布与狭缝宽度、入射光波长、屏幕距离等参数的关系。
六、实验结论1. 光强分布曲线呈现出周期性变化，中央亮条纹的光强最大，暗条纹的光强接近于零；2. 光强分布与狭缝宽度、入射光波长、屏幕距离等参数有关，符合光强分布的公式；3. 通过实验，加深了对光强分布规律的理解，培养了运用实验手段解决实际问题的能力。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意保持实验装置的稳定，避免振动对实验结果的影响；2. 调节狭缝宽度、入射光波长、屏幕距离等参数时，要缓慢进行，避免突然变化对实验结果的影响；3. 在测量光强分布时，要保证光电传感器与屏幕之间的距离，确保测量结果的准确性。
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单缝衍射的光强分布(完整版+空白打印版+真实实验数据)深圳大学实验报告课程名称：大学物理实验（一）实验名称：单缝衍射的光强分布学院：专业：班级：组号：指导教师：报告人：学号：实验时间：年月日星期实验地点科技楼90实验报告提交时间：得分教师签名批改日期一、实验目的１．观察单缝衍射现象及其特点；２．测量单缝衍射的光强分布；３．用单缝衍射的规律计算单缝缝宽；二、实验原理：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：L a 82>>λ或82a L >>λ式中：a 为狭缝宽度；L 为狭缝与屏之间的距离；λ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ma 4101-⨯≤，入射光是Ne He -激光，其波长为632.80nm ，cmcm a 26.12≈=λ，所以只要取cm L 20≥，就可满足夫琅和费衍射的远场条件。
但实验证明，取cm L 50≈，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：20)/(sin u u I I =式中： λϕπ/)sin (a u = 暗纹条件：由上式知，暗条纹即0=I 出现在λϕπ/)sin (a u =π±=，π2±=，…即暗纹条件为λϕk a =sin ，1±=k ，2±=k ，…明纹条件：求I 为极值的各处，即可得出明纹条件。
令0)/(sin 22=u u du d推得 u u tan = 此为超越函数，同图解法求得：0=u ，π43.1±，π46.2±，π47.3±，…即 0sin =ϕa ，π43.1±，π46.2±，π47.3±，… 可见，用菲涅耳波带法求出的明纹条件2/)12(sin λϕ+±k a ，1=k ，2，3，…只是近似准确的。
单缝衍射的相对光强分布曲线如下图所示，图中各级极大的位置和相应的光强如下：ϕsin 0 a /43.1π± a/46.2π± a /47.3π±I 0I 0047.0I 0017.0I 0018.0.Ic. 应用单缝衍射的公式计算单缝缝宽由暗纹条件：λϕk a =sin并由图有：k k L X ϕtan =由于Φ很小，所以akL L X k k /λ=Φ= 令a L X X b k k /1λ=-=+（b 为两相邻暗纹间距），则b L a /λ=（或1/X L a λ=，1X 为中央明纹半宽度）由此可见，条纹间距b 正比于L 和λ，反比于缝宽a 。
由实验曲线测出b （取平均值），即可算出缝宽a 。
d. 实验证明，若将单缝衍射的光路图中的单缝换成金属细丝，屏上夫琅和费花样和同样宽度的单缝衍射花样是一样的，故只需将单缝宽度a 用金属细丝直径d 代替，就可完全应用以上的理论和公式。
三、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。
四、实验内容和步骤：1. 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 。
； 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（减去初读数）描绘出来。
就得单缝衍射的光强分布图。
若以光强最大值I除各数值，也可得出单缝衍射的相对光强分布图。
i. 测出狭缝到硅光电池的距离L，并从光强分布图上测出b（多测几个，取平均值）或X，算出狭缝1缝宽a。
j. 用读数显微镜直接测出缝宽，测5次，取平均值，与衍射测量结果比较，求相对误差。
五、数据记录：组号：；姓名λ=________坐标X(mm) 相对强度I坐标X(mm)相对强度I坐标X(mm)相对强度I坐标X(mm)相对强度I六、数据处理：mcm cm L 5.005.050=±= m nm 71050.6650-⨯==λ中央明纹半宽度为：mmm mmmm X31107.1700.12800.12200.16-⨯==-=则：m mm m X L a 43711091.1107.11050.65.0/---⨯=⨯⨯⨯==λ七、实验结果与讨论：八：问答题1当缝宽增加一倍时，衍射花样的光强和条纹宽度将会怎样改变？如果缝宽减半，又怎样改变？答：由b L a /λ=可知，当a 增加一倍时，L 、λ保持不变，b 变为原来的1/2，光强 增加，条纹变细。
当a 减半时，b 变为原来的两倍，光强减弱，条纹变宽。
2激光输出光强如有变动，对单缝衍射图像和光强分布曲线有无影响？有何影响？答：激光输出的光强增大时，衍射图像明纹变亮，光强分布曲线变陡，当输出光强减 弱时，衍射图像明纹变暗，光强分布曲线变平缓。
3用实验中的方法是否可测量细丝直径？其原理和方法如何？证：光程差 λδ<<， 即λ<<-⎪⎭⎫⎝⎛+L a L 222 得λλL L a L 242222++<<+由于2λ极小，故舍去，得λL a 242<<即()18/2<<λL a4本试验中，λ=632.80mm ，缝宽约为0.005cm,屏距L 约为50cm 试验证是否满足夫琅和衍射条件：答：可以，把单缝换成要测量的金属丝，屏上夫琅和费衍射花样和同样宽度的单缝衍射花样的一样，故只需将单缝宽度a换成细丝直径d，则可计算出d。
指导教师批阅意见：成绩评定：预习（20分）操作及记录（40分）数据处理及思考题（40分）报告整体印象总分数据处理25分结果与讨论5分思考题10分注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充；2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内；3、教师可根据实验报告整体情况酌情扣分（10分）。
深 圳 大 学 实 验 报 告课程名称：大学物理实验（一）实验名称： 单缝衍射的光强分布学院：专业： 班级：组号： B7 指导教师：报告人： 学号：实验时间： 201 年 月 日 星期实验地点 科 技 楼 90实验报告提交时间：得分 教师签名 批改日期一、实验目的二、实验原理：三、实验仪器：四、实验内容和步骤：五、数据记录：组号： B7 ；姓名λ=________坐标X(mm) 相对强度I坐标X(mm)相对强度I坐标X(mm)相对强度I坐标X(mm)相对强度I六、数据处理：七、实验结果与讨论：八：问答题1当缝宽增加一倍时，衍射花样的光强和条纹宽度将会怎样改变？如果缝宽减半，又怎样改变？2激光输出光强如有变动，对单缝衍射图像和光强分布曲线有无影响？有何影响？3用实验中的方法是否可测量细丝直径？其原理和方法如何？4本试验中，λ=632.80mm，缝宽约为0.005cm,屏距L约为50cm试验证是否满足夫琅和衍射条件：指导教师批阅意见：成绩评定：预习（20分）操作及记录（40分）数据处理及思考题（40分）报告整体印象总分数据处理25分结果与讨论5分思考题10分注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充；2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内；3、教师可根据实验报告整体情况酌情扣分（10分）。
五、数据记录：组号： B7 ；姓名λ=6.5x10-7mm 本底=0.05L=516.0-35.0=481.0mm单缝衍射的光强分布实验数据表坐标X(m m) 相对强度I坐标X(mm)相对强度I坐标X(mm)相对强度I坐标X(mm)相对强度I991.33 1.83 989.53 1.13 987.73 0.16 985.93 0.20 991.13 1.88 989.33 0.96 987.53 0.14 985.73 0.20 990.93 1.92 989.13 0.86 987.33 0.13 985.53 0.20 990.73 1.83 988.93 0.72 987.13 0.12 985.33 0.20 990.53 1.74 988.73 0.58 986.93 0.14 985.13 0.19 990.33 1.67 988.53 0.46 986.73 0.15 984.93 0.18 990.13 1.53 988.33 0.35 986.53 0.16 984.73 0.17 989.93 1.43 988.13 0.27 986.33 0.17 984.53 0.16 989.73 1.27 987.93 0.20 986.13 0.19 984.33 0.15单缝衍射相对光强度曲线图。