衍射光强分布测量实验报告

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光强衍射实验报告

光强衍射实验报告

1. 观察并验证单缝衍射和多缝衍射的图样及其规律。

2. 理解衍射光强分布的原理,并掌握相关计算方法。

3. 掌握衍射实验装置的组装与调整。

二、实验原理光的衍射现象是光的波动性的一种表现。

当光波遇到障碍物或孔径时,会发生衍射现象,即光波绕过障碍物传播。

根据障碍物与波长的相对大小,衍射现象可分为单缝衍射和多缝衍射。

1. 单缝衍射:当光波通过单缝时,会发生衍射现象,形成一系列明暗相间的衍射条纹。

根据惠更斯-菲涅尔原理,衍射光强分布公式为:\[ I(\theta) = I_0 \left(\frac{\sin(\beta)}{\beta}\right)^2 \]其中,\( I(\theta) \)为衍射角为\(\theta\)处的光强,\( I_0 \)为入射光强,\(\beta\)为衍射角。

2. 多缝衍射:当光波通过多个狭缝时,会发生多缝衍射现象。

多缝衍射的光强分布与单缝衍射类似,但衍射条纹间距和强度分布有所不同。

多缝衍射的光强分布公式为:\[ I(\theta) = I_0 \left(\frac{\sin(\beta)}{\beta}\right)^2\frac{\cos^2(\alpha)}{\sin^2(\alpha)} \]其中,\(\alpha\)为相邻狭缝之间的夹角。

三、实验仪器与装置1. 激光器:用于产生单色光。

2. 单缝装置:用于产生单缝衍射。

3. 多缝装置:用于产生多缝衍射。

4. 光屏:用于观察衍射条纹。

5. 摄像头:用于记录衍射条纹图像。

6. 计算机软件:用于数据处理和分析。

1. 组装实验装置,确保激光器、单缝装置、多缝装置和光屏的位置正确。

2. 打开激光器,调整光束方向,使其垂直照射到单缝装置上。

3. 观察并记录单缝衍射条纹,使用摄像头记录图像。

4. 调整多缝装置,观察并记录多缝衍射条纹,使用摄像头记录图像。

5. 使用计算机软件对衍射条纹图像进行处理和分析,计算衍射条纹间距和光强分布。

大学光强分布实验报告

大学光强分布实验报告

一、实验目的1. 理解光强分布的基本原理,掌握光强分布的测量方法。

2. 观察并分析单缝衍射和多缝衍射的光强分布规律。

3. 利用衍射光强分布公式计算单缝的缝宽。

二、实验原理光的衍射是指光波遇到障碍物或通过狭缝时,发生偏离直线传播的现象。

根据衍射光束与障碍物或狭缝的距离关系,衍射现象可分为夫琅禾费衍射和费涅耳衍射。

本实验主要研究夫琅禾费衍射。

1. 单缝衍射当单缝的宽度与光的波长大致相等时,光通过单缝后会发生衍射,形成明暗相间的衍射条纹。

单缝衍射的光强分布公式为:\[ I = I_0 \left( \frac{\sin \beta}{\beta} \right)^2 \]其中,\( I \) 为衍射条纹的光强,\( I_0 \) 为中央亮条纹的光强,\( \beta \) 为衍射角。

2. 多缝衍射当多缝的宽度与光的波长相比很小时,光通过多缝后会发生多缝衍射,形成明暗相间的衍射条纹。

多缝衍射的光强分布公式为:\[ I = I_0 \left( \frac{\sin \beta}{\beta} \right)^2 \left( \frac{\sin\beta_1}{\beta_1} \right)^2 \left( \frac{\sin \beta_2}{\beta_2}\right)^2 \ldots \]其中,\( I \) 为衍射条纹的光强,\( I_0 \) 为中央亮条纹的光强,\( \beta \) 为衍射角,\( \beta_1, \beta_2, \ldots \) 为各缝的衍射角。

三、实验仪器与设备1. 激光器:提供单色光源。

2. 单缝衍射装置:包括狭缝、透镜、光屏等。

3. 多缝衍射装置:包括狭缝、透镜、光屏等。

4. 自动光强记录仪:记录衍射光强分布。

5. 计算机及软件:处理实验数据。

四、实验步骤1. 将激光器、单缝衍射装置和光屏放置在光学导轨上,调整光路,使激光束垂直照射到单缝上。

2. 打开激光器,观察单缝衍射条纹的形状、亮暗程度及间距。

单缝衍射光强的分布测量实验报告

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。

光强分布的测量实验报告

光强分布的测量实验报告

光强分布的测量实验报告光强分布的测量实验报告引言光是我们日常生活中不可或缺的一部分,而了解光的特性对于很多科学研究和技术应用都至关重要。

光强分布是指光在空间中的强度变化情况,它对于光的传播和衍射现象有着重要影响。

本实验旨在通过测量光强分布,深入了解光的特性,并探索光在不同介质中的传播规律。

实验方法1. 实验器材准备为了测量光强分布,我们需要准备以下器材:激光器、光电二极管、光屏、光强测量仪等。

2. 实验设置将激光器置于实验室中央,调整其位置和角度,使得激光束尽可能垂直地照射到光屏上。

在激光束出射方向上放置光电二极管,并将其连接到光强测量仪上。

3. 实验步骤a. 打开激光器,并调整其功率,使得激光束的强度适中。

b. 将光屏放置在激光束的传播路径上,确保激光束能够均匀地照射到光屏上。

c. 将光电二极管放置在离光屏一定距离的位置上,并将其与光强测量仪连接好。

d. 打开光强测量仪,并进行校准。

e. 将光电二极管沿着光屏上的一条直线移动,同时记录下每个位置对应的光强数值。

f. 重复以上步骤,改变光屏和光电二极管的相对位置,测量不同条件下的光强分布。

实验结果与讨论通过实验测量,我们得到了不同位置处的光强数值,并绘制出了光强分布曲线。

在理想情况下,我们预期光强应该呈现出中心亮度高、向周围逐渐减弱的分布形态。

然而,在实际测量中,我们发现光强分布曲线并不完全符合这一预期。

首先,我们观察到在光束中心位置,光强确实较高,符合我们的预期。

然而,随着距离光束中心的远离,光强并没有像预期的那样逐渐减弱。

相反,我们观察到在一定距离后,光强开始出现周期性的变化。

这种现象可以解释为光的衍射现象,即光波在通过障碍物或边缘时发生弯曲和扩散。

此外,我们还发现光强分布曲线的形状与光屏和光电二极管的相对位置有关。

当光电二极管与光屏的距离较近时,我们观察到光强分布曲线更加集中,而距离较远时,曲线更加扩散。

这说明光在不同介质中的传播会受到介质的影响,光的传播路径会发生变化。

光强的分布实验报告

光强的分布实验报告

光强的分布实验报告实验报告:光强的分布实验引言:在光学研究中,了解光的强度分布对于了解光的行为、优化光学系统的设计具有重要意义。

本实验旨在通过测量光源强度随距离的变化,以探究光强在空间中的分布规律。

实验步骤:1.实验器材准备:双缝衍射装置、光源、刻度尺、测光仪、读数卡等。

2.在实验室安全规范下,设置实验装置并保证光源正常发光。

3.将测光仪与光源间距离设置为一定值,测光仪初始读数归零。

4.以一定的间隔将测光仪沿与光源间距离平行方向移动,并记录每个位置的光强读数值。

5.重复上述步骤多次,取平均值,以增加实验数据的准确性。

6.将实验数据整理成表格,并绘制出光强随距离变化的图像。

7.通过图像分析,得出实验结果,并进行数据处理和讨论。

实验结果与分析:根据实验数据,制作出光强随距离变化的图像,图像中横坐标表示距离,纵坐标表示光强的读数值。

图像显示出光强随距离增加而逐渐减小的趋势,但光强分布并不均匀。

在图像中,我们可以观察到光强的最大值和最小值,并且这些值随距离变化呈现出其中一种规律。

通过对图像的观察和分析,我们发现光强的分布呈现出衍射图案,即具有明显的干涉效应。

在实验中,衍射是由双缝装置引起的,而衍射效应导致了光强的分布不均匀。

根据衍射理论,当光通过一个尺寸较小的孔或缝时,光波会在孔或缝周围扩散,形成衍射图案。

在实验中,双缝装置提供了两个互相平行的缝,使得光通过这两个缝时发生衍射。

衍射的结果是在屏幕上形成一系列的亮暗条纹,显示了在空间中的光强的分布。

实验中观察到的光强图案与理论预测相符。

根据理论分析,光强的分布遵循夫琅禾费衍射公式。

根据夫琅禾费衍射公式可知,衍射的图案与光的波长、缝宽和观察位置有关。

实验中的结果也表明光的传播遵循光的干涉和衍射现象,这意味着光是一种波动现象,并且具有粒子性和波动性的二重性质。

实验结果的合理解释需要结合波动光学理论来理解。

结论:通过本实验,我们探究了光强在空间中的分布规律。

实验结果表明光强分布非均匀,呈现出明显的衍射图案。

实验二四 衍射光强测量实验 实验报告 精品

实验二四  衍射光强测量实验 实验报告 精品

实验二四 衍射光强测量实验实验目的1、了解衍射的基本原理及光强分布;2、熟悉实验操作及软件的使用;3、理论知识与实验操作相结合,相互验证,掌握衍射光强的分布。

实验原理夫琅和费衍射是指光源和观察者离衍射物体均为无穷远时的衍射。

实际实验中只要满足光源S 与衍射体D 之间的距离u 与D 至观察屏P 之间的距离v 均远大于λ2a 就能观察到夫琅和费衍射现象,其中a 为衍射物的孔径,λ为光源的波长。

单缝夫琅和费衍射的光强公式为:()20sin αθI I = (1)λθπαsin a = (2)式中0I 是中心处的光强,与缝宽的平方成正比。

公式的推导过程可参照光学教科书。

图1是单缝衍射的相对光强()0I I θ曲线,中心为主极强,相对强度0I I 为1,横坐标也经过归一化处理,为λθsin a 。

图1 单缝衍射的相对光强除主极强为,次极强出现在0sin =⎪⎭⎫ ⎝⎛αααd d 的位置,他们是超越方程ααtan =的根,其数值为: πα43.1±=,π46.2±,π47.3± (3)次极强的强度为:01%7.4I I =,02%7.1I I =,03%8.0I I = (4)由式(4)可知,次极强的强度较主极强弱得多,如考虑到倾斜因素,其实际强度较式(4)所得的数值还要小些。

实验装置实验系统由光源、衍射板组、接收单元、计算机、A/D 转换器、工作软件组成。

在本实验系统用光电转换器测量光强,用高精度的位移传感器——光栅尺测量位移,因而可定量的精确测出衍射光强的分布。

全部数据采集和处理由计算机控制,所得测量结果可与理论公式对比。

此系统还可用于测定其它光强分布的实验。

光源:氦氖激光器,波长632.8nm ,功率>1.5mW单缝:宽度连续可调0-2mm ,精度0.01mm ;高度14mm衍射板组:四个多缝2、3、4、5,缝宽0.03mm ,间隔0.06mm光学传感器:硅光电池测量范围:200mm测量精度:01.0±mm如图2所示单色光通过衍射元件(单缝、双缝、圆孔等)在X 轴方向产生图2 实验框图 衍射图形。

单缝衍射光强分布实验报告

单缝衍射光强分布实验报告

单缝衍射光强分布实验报告实验报告:单缝衍射光强分布实验一、实验目的通过实验观察和探究单缝衍射现象,了解光的波动性质,研究单缝衍射光强分布的规律。

二、实验原理单缝衍射是指当光线通过一个狭缝时,由于光的波动性质,光波会发生衍射现象,即光线会向周围扩散。

根据夫琅禾费衍射公式,单缝衍射光强分布的规律可以通过以下两个公式推导得出:1.衍射公式:θ=mλ/b其中,θ为衍射角,m为条纹的级次(m=0,±1,±2,...),λ为波长,b为狭缝宽度。

2. 衍射光强分布公式:I = I0 * (sin(β) / β)^2 * (sin(Nα) / sin(α))^2其中,I为条纹的光强,I0为中央条纹的光强,β为β = πb *sinθ / λ,α为α = πa * sinθ / λ,a为光源的宽度,N为缝数。

三、实验步骤1.将光源与被研究的缝隙间隔一定距离,并确保光源垂直照射缝隙。

2.使用光屏接收衍射光,并根据需要调整光屏距离缝隙的距离,以便更好地观察衍射条纹。

3.用CCD相机拍摄光屏上的衍射条纹,通过图像处理软件量化光强,得到光强分布曲线。

4.调整狭缝的宽度,观察并记录不同宽度下的光强分布情况。

5.重复实验多次,取平均值以减小误差。

四、实验结果与分析通过实验观察到的结果,我们可以得到以下结论:1.光强分布呈现明暗相间的条纹状,其中最中央的一条条纹最亮,两侧的条纹逐渐减弱。

2.随着波长λ的增大,条纹间距减小,光强分布也发生变化。

3.随着缝宽b的增大,条纹变得更为集中,光强分布呈现更明显的周期性变化。

4.当缝数N增加时,条纹的光强分布曲线会发生明显的变化,呈现出更多的衍射条纹。

五、实验注意事项1.实验过程中需要保证光源的稳定性,尽量避免光强波动引起的误差。

2.调整光屏与缝隙距离时,需注意确保垂直照射,并尽可能保持一定的距离以获得更清晰的图像。

3.使用CCD相机拍摄图像时,应注意调整曝光时间和对比度以获得最佳的图像质量。

单缝衍射的光强分布实验报告

单缝衍射的光强分布实验报告

#### 一、实验目的1. 理解单缝衍射现象及其光强分布规律。

2. 通过实验验证单缝衍射的光强分布公式。

3. 掌握使用光学仪器进行单缝衍射实验的方法。

#### 二、实验原理单缝衍射是光波通过狭缝后,在屏幕上形成明暗相间的衍射条纹现象。

根据夫琅禾费衍射理论,单缝衍射的光强分布可以由以下公式描述:\[ I(\theta) = I_0 \left( \frac{\sin\left(\frac{\pi a\sin\theta}{\lambda}\right)}{\frac{\pi a \sin\theta}{\lambda}} \right)^2 \]其中,\( I(\theta) \) 是与光轴成 \( \theta \) 角度的光强,\( I_0 \) 是中心亮条纹的光强,\( a \) 是狭缝宽度,\( \lambda \) 是入射光的波长。

#### 三、实验仪器1. 激光器2. 单缝狭缝板3. 光学导轨4. 屏幕板5. 光电传感器6. 数据采集系统7. 计算机软件#### 四、实验步骤1. 将激光器、单缝狭缝板、光学导轨、屏幕板和光电传感器依次安装在光学导轨上。

2. 调节激光器,使其发出的激光束垂直照射到单缝狭缝板上。

3. 将光电传感器放置在屏幕板上,确保其与屏幕板平行。

4. 打开数据采集系统,记录光电传感器接收到的光强数据。

5. 调节单缝狭缝板的宽度,重复步骤4,记录不同缝宽下的光强数据。

6. 改变光电传感器与屏幕板之间的距离,重复步骤4和5,记录不同距离下的光强数据。

7. 根据记录的数据,绘制光强分布曲线,并与理论公式进行比较。

#### 五、实验结果与分析1. 实验结果表明,随着缝宽的减小,衍射条纹的宽度增加,主极大值的光强降低。

2. 实验结果与理论公式基本吻合,说明单缝衍射的光强分布符合夫琅禾费衍射理论。

3. 通过实验验证了单缝衍射光强分布公式,加深了对单缝衍射现象的理解。

#### 六、实验总结本次实验成功观察到了单缝衍射现象,并验证了单缝衍射的光强分布规律。

光强分布测量实验报告

光强分布测量实验报告

实验名称:光强分布测量实验实验目的:1. 了解光强分布的基本原理和测量方法。

2. 通过实验,掌握光强分布的测量技术。

3. 分析光强分布的特点,验证相关理论。

实验原理:光强分布是指光在空间中的强度分布,它是描述光传播特性的一种重要参数。

本实验采用单缝衍射原理,通过测量不同位置的光强,分析光强分布规律。

实验仪器:1. 激光器2. 单缝衍射装置3. 光电探测器4. 数据采集系统5. 计算机实验步骤:1. 将激光器发出的光束通过单缝衍射装置,调节单缝宽度,使衍射光束照射到光电探测器上。

2. 使用数据采集系统实时采集光电探测器接收到的光强信号。

3. 改变光电探测器的位置,记录不同位置的光强数据。

4. 分析光强分布规律,绘制光强分布曲线。

实验结果与分析:1. 光强分布曲线:实验得到的单缝衍射光强分布曲线如图1所示。

从图中可以看出,光强分布具有以下特点:(1)光强分布呈中心亮、两侧暗的规律,形成一系列明暗相间的条纹。

(2)光强分布存在明暗条纹的周期性变化,即光强分布呈现周期性变化。

(3)明暗条纹的间距随着距中心位置的增加而增大。

2. 光强分布规律:根据单缝衍射原理,可以推导出光强分布的公式:\[ I = I_0 \left( \frac{\sin(\theta)}{\theta} \right)^2 \]其中,\( I \)为光强,\( I_0 \)为中心光强,\( \theta \)为衍射角。

通过实验测量得到的光强分布曲线与理论公式吻合较好,验证了单缝衍射原理的正确性。

3. 影响光强分布的因素:(1)单缝宽度:单缝宽度越小,衍射现象越明显,光强分布曲线越宽。

(2)入射光波长:入射光波长越长,衍射现象越明显,光强分布曲线越宽。

(3)探测器位置:探测器位置不同,光强分布曲线形状不同。

实验结论:1. 本实验通过单缝衍射原理,成功测量了光强分布,验证了光强分布规律。

2. 实验结果表明,单缝衍射光强分布具有周期性变化,且与理论公式吻合较好。

单缝衍射的光强分布实验报告

单缝衍射的光强分布实验报告

单缝衍射的光强分布实验报告实验报告:单缝衍射的光强分布一、实验目的通过实验,观察单缝衍射现象,了解其光强分布规律。

掌握光衍射实验的基本理论和实验方法。

二、实验原理单缝衍射是指当光线通过一块缝隙时,由于衍射作用,其出射光线方向发生偏转并交叉干涉形成衍射花样。

根据夫琅禾费衍射公式,单缝衍射中,d*sinθ=mλ,其中d为缝宽,θ为衍射角度,m为衍射级次,λ为光波长。

单缝衍射的光强分布可表示为I=I0 * sinc^2 (πd*sinθ/λ),其中I0为中央亮度,sinc函数可由幅度衍射公式推导得出。

三、实验器材单色光源,光源支架,单缝,屏幕,卡尺。

四、实验步骤1. 将单色光源与单缝放置于透镜下方和光源支架上方,保持缝隙垂直于光路并尽量减小其宽度。

2. 将屏幕置于光源和单缝的正中央,在光路上设法使靠近光源的两侧与单缝对齐。

调整屏幕与单缝垂直,注意观察光芒的衍射现象。

3. 逐渐加宽缝隙的宽度,并观察光芒的衍射现象。

每增加一级,观察对应的条纹的亮度情况,记录下来。

4. 用卡尺测量两侧衍射花样亮条的距离,并计算衍射角度θ。

5. 用实验数据计算出衍射光强分布的函数图像。

五、实验结果当单缝宽度较小时,衍射现象并不显着。

随着单缝宽度的增加,衍射花样逐渐清晰,呈现出多级衍射的现象。

同时,每个级次的亮度会随着衍射角度的增大而逐渐减小。

最大亮度出现在中央,且亮度以一定规律逐渐减小。

通过记录和计算数据,得出了单缝衍射的光强分布函数图像。

六、实验结论通过单缝衍射实验,我们观察到了光线通过缝隙发生的衍射现象,并了解了其衍射级次、光强分布规律等基本知识。

实验结果表明,单缝衍射的亮条数目、亮条宽度、亮度以及衍射角度与单缝宽度、光波长等参数密切相关,通过计算可以得出与实验现象相符的衍射光强分布函数。

此外,通过实验还可以了解干涉、衍射、散射等基本光学现象,掌握基本的光学实验方法,有助于对光学知识的深入理解。

七、参考文献1. 杨生彦、齐玉福.《光学基础实验》. 北京:科学出版社,2015.2. 翁和兴、施永权.《光学实验讲义》. 北京:高等教育出版社,2014.。

衍射光强的测量实验报告

衍射光强的测量实验报告

衍射光强的测量实验报告测量衍射光强的分布,了解衍射现象的特点。

实验原理:衍射是波的特性之一,当光通过一个小孔或绕过一个障碍物时,会发生衍射现象。

衍射现象产生的光强分布与光源和待衍射物体的性质有关。

在这个实验中,我们通过测量不同位置的衍射光强来研究光强的分布情况。

实验器材:1. 激光器2. 衍射光屏3. 光电二极管4. 光电二极管探测电路5. 光电二极管信号处理器6. 示波器7. 尺子实验步骤:1. 将激光器稳定地放置在实验台上,并调整光束的方向,使其尽可能垂直地照射到衍射光屏的小孔上。

2. 在光屏上选择一个合适的小孔,打开光电二极管探测电路和光电二极管信号处理器。

确保仪器正常工作。

3. 将光电二极管放置在距离衍射屏一定距离的位置上,并用尺子测量该距离。

4. 将示波器的时间标尺和电压标尺调节到适当的范围,以便观察波形。

5. 在示波器上观察到光电二极管输出的波形,调节电压标尺使波形范围最大化。

6. 通过调整衍射光屏的位置,使得在示波器上观察到最佳的波形。

7. 记录下示波器上波形的峰值和衍射光屏的位置。

实验结果:根据实验步骤得到了一系列的数据,包括光电二极管输出的波形峰值和衍射光屏的位置。

根据这些数据,我们可以绘制出衍射光强的分布图。

实验讨论:1. 根据实验结果,我们可以观察到衍射光强的分布是与衍射光屏的位置密切相关的。

当衍射光屏与光电二极管之间的距离增加时,衍射效应减弱,光强逐渐减小。

2. 实验中我们使用激光器作为光源,激光光线的单色性和平行性使得实验结果更加准确。

3. 在实验中需要调节光电二极管的位置和衍射光屏的位置来观察波形,这需要一定的技巧和耐心。

4. 实验结果可以与理论计算进行对比,以验证实验的准确性和可靠性。

实验结论:通过实验我们得到了衍射光强的测量结果,并绘制了衍射光强的分布图。

实验结果与理论计算接近,证明了实验的准确性和可靠性。

本实验对于理解衍射现象的特点和光的波动性质具有重要意义。

实验改进:1. 可以尝试改变光电二极管和衍射光屏的位置关系,研究其对衍射光强分布的影响。

[精编]衍射光强分布的测实验报告

[精编]衍射光强分布的测实验报告

[精编]衍射光强分布的测实验报告衍射光强分布的测量实验报告一、实验目的本实验旨在通过测量衍射光强分布,深入理解光的衍射现象,掌握衍射光强分布的基本规律。

二、实验原理衍射是指波遇到障碍物时,在障碍物后面形成的现象。

当光通过狭缝或绕过障碍物时,会因衍射效应而产生光强分布的变化。

衍射光强分布受到多种因素的影响,如波长、孔径大小、观测距离等。

本实验将通过测量衍射光强分布,分析这些因素的影响。

三、实验步骤1.准备实验器材:激光器、狭缝、屏幕、尺子、笔记本等。

2.调整激光器,确保光束垂直照射到狭缝上。

3.将屏幕放置在狭缝后面,调整距离以观察衍射现象。

4.用尺子测量狭缝到屏幕的距离,记录数据。

5.用笔记本记录衍射光强分布情况。

6.改变狭缝大小,重复步骤2-5。

7.换用不同波长的激光,重复步骤2-5。

四、实验结果与数据分析1.数据记录:在实验过程中,记录不同条件下的衍射光强分布数据。

包括狭缝大小、波长、距离等参数。

2.数据处理:对记录的数据进行分析,计算出衍射光强分布的峰值位置和强度。

比较不同条件下的结果,观察变化规律。

3.数据对比:将实验结果与理论预测进行比较,分析误差产生的原因。

通过修正误差,进一步优化实验方案。

五、结论总结通过本次实验,我们观察到了光的衍射现象,并测量了衍射光强分布。

实验结果表明,衍射光强分布受到多种因素的影响,如狭缝大小、波长和观测距离等。

当改变这些因素时,衍射光强分布会发生相应的变化。

例如,随着狭缝宽度的增加,衍射条纹变得模糊;随着波长的增加,衍射条纹间距变大;随着观测距离的增加,衍射光强分布的峰值强度降低。

这些变化规律与理论预测相符合,说明我们的实验结果是可靠的。

通过本次实验,我们进一步深入理解了光的衍射现象,掌握了衍射光强分布的基本规律。

这有助于我们更好地理解光学现象,为实际应用提供指导。

同时,本次实验也锻炼了我们的动手能力和观察能力,提高了我们的实验技能和科学素养。

衍射光强的测量实验报告

衍射光强的测量实验报告

衍射光强的测量实验报告实验目的本实验旨在通过衍射光强的测量,研究光的衍射现象,并了解衍射光强与光源、衍射屏、观察点位置等因素之间的关系。

实验器材•激光器•衍射屏•光强测量仪•三脚架•单缝衍射装置实验步骤1. 搭建实验装置首先,在实验室中选择适当位置搭建实验装置。

将激光器放置在台面上,并使用三脚架固定,确保激光器的位置稳定。

将衍射屏放置在激光器的前方,并调整其位置,使得光线能够通过单缝衍射装置。

2. 开启激光器打开激光器的电源,并调整激光器的参数,使得激光光束呈现稳定的形态。

确保激光器输出的光线垂直射向衍射屏,并通过单缝衍射装置产生衍射现象。

3. 测量衍射光强使用光强测量仪,将仪器置于观察点位置。

观察点位置可以根据实验需要进行调整。

确保光强测量仪的探测器垂直于衍射光线,并记录下该位置。

4. 测量不同条件下的衍射光强在保持观察点位置不变的情况下,依次改变激光器的参数、单缝衍射装置的大小等条件,记录下不同条件下的衍射光强。

5. 统计数据与分析将测量得到的衍射光强数据整理,并进行统计与分析。

根据不同条件下的衍射光强,可以探讨衍射现象与光源、衍射屏、观察点位置等因素之间的关系。

实验结果与讨论根据实验数据统计与分析,我们可以得出以下结论:1.光源强度对衍射光强有影响:在其他条件不变的情况下,增加激光器的输出功率,衍射光强也随之增加。

2.衍射屏的特性对衍射光强有影响:改变单缝衍射装置的大小,可以观察到衍射光强的变化。

较小的单缝衍射装置会导致更明显的衍射效应,从而衍射光强较大。

3.观察点位置对衍射光强有影响:改变观察点距离衍射屏的位置,可以观察到衍射光强的变化。

在某些特定位置,会出现衍射光强的最大或最小值。

通过以上实验结果与讨论,我们可以进一步认识到光的衍射现象,并深入了解光源、衍射屏、观察点位置等因素对衍射光强的影响,为相关领域的研究与应用提供了重要参考。

结论本实验通过测量衍射光强,研究了光的衍射现象,并分析了衍射光强与光源、衍射屏、观察点位置等因素之间的关系。

衍射光强的测量实验报告

衍射光强的测量实验报告

衍射光强的测量实验报告衍射光强的测量实验报告引言:衍射是光学中一种重要的现象,它是光波通过一个障碍物或通过两个间距较小的障碍物后产生的波的干涉现象。

衍射现象的研究对于了解光的性质和光的传播具有重要的意义。

本实验旨在通过测量衍射光强来研究衍射现象,并进一步探讨光的性质。

实验目的:1. 通过实验测量衍射光强,了解衍射现象。

2. 探究光的波动性质,验证光的波动理论。

实验仪器和材料:1. 激光器2. 衍射光栅3. 光电二极管4. 光强测量仪实验步骤:1. 将激光器调整至合适的角度,使其光线垂直射向衍射光栅。

2. 将光电二极管放置在合适的位置,使其能够接收到衍射光。

3. 使用光强测量仪测量不同位置的衍射光强,并记录下来。

4. 将光电二极管的位置移动,重复步骤3,直到测量完所有位置的衍射光强。

实验结果与分析:通过实验测量得到了不同位置的衍射光强数据,根据这些数据可以绘制出衍射光强的分布图。

分析图形可以发现,在衍射光栅的两侧,衍射光强呈现出明显的周期性变化。

这是由于光波在通过衍射光栅时发生了干涉,产生了明暗相间的衍射条纹。

进一步分析衍射光强的分布图可以发现,衍射光强的最大值出现在中央位置,而随着距离中央位置的增加,衍射光强逐渐减小。

这是由于光波在通过衍射光栅时,不同波面的光波相互干涉,导致一些波面的光波相互抵消,从而使得光强减小。

这一现象可以通过光的波动性质来解释,即光波的干涉现象。

实验结论:通过本实验的测量和分析,我们可以得出以下结论:1. 衍射现象是光波通过一个障碍物或通过两个间距较小的障碍物后产生的波的干涉现象。

2. 衍射光强呈现出明显的周期性变化,最大值出现在中央位置,随着距离中央位置的增加,衍射光强逐渐减小。

3. 这一现象可以通过光的波动性质来解释,即光波的干涉现象。

实验总结:本实验通过测量衍射光强来研究衍射现象,进一步验证了光的波动性质。

实验结果表明,光波在通过衍射光栅时会发生干涉现象,产生明暗相间的衍射条纹。

单缝衍射光强的分布测量实验报告

单缝衍射光强的分布测量实验报告

单缝衍射光强的分布测量实验报告一、实验目的1、观察单缝衍射现象,加深对光的波动性的理解。

2、测量单缝衍射的光强分布,验证衍射理论。

3、掌握光强测量的基本方法和数据处理技巧。

二、实验原理当一束平行光通过宽度为 a 的单缝时,会在屏幕上产生衍射条纹。

根据惠更斯菲涅尔原理,衍射光强分布可以用下式表示:\I = I_0 \left(\frac{\sin\beta}{\beta}\right)^2\其中,\(I_0\)是中央明纹中心的光强,\(\beta =\frac{\pi a \sin\theta}{\lambda}\),\(\theta\)是衍射角,\(\lambda\)是光波波长。

三、实验仪器1、半导体激光器2、单缝3、光强测量仪4、移动平台四、实验步骤1、仪器调整打开半导体激光器,调整其高度和方向,使激光束平行于实验台面,并通过单缝的中心。

将光强测量仪的探头放置在合适的位置,确保能够接收到衍射光。

2、测量光强分布移动光强测量仪的探头,从中央明纹中心开始,沿衍射方向逐点测量光强,并记录数据。

测量范围应包括中央明纹和若干级次的暗纹和明纹。

3、改变单缝宽度,重复测量更换不同宽度的单缝,重复上述测量步骤。

五、实验数据以下是在不同单缝宽度下测量得到的光强分布数据(单位:相对光强):|衍射角(度)|单缝宽度 a = 01mm |单缝宽度 a =02mm |单缝宽度 a = 03mm ||::|::|::|::||-15 | 002 | 0005 | 0002 ||-12 | 005 | 001 | 0005 ||-9 | 01 | 002 | 001 ||-6 | 02 | 005 | 002 ||-3 | 04 | 01 | 005 || 0 | 10 | 02 | 01 || 3 | 04 | 01 | 005 || 6 | 02 | 005 | 002 || 9 | 01 | 002 | 001 || 12 | 005 | 001 | 0005 || 15 | 002 | 0005 | 0002 |六、数据处理与分析1、绘制光强分布曲线以衍射角为横坐标,光强为纵坐标,分别绘制不同单缝宽度下的光强分布曲线。

衍射光强分布的测实验报告

衍射光强分布的测实验报告

[标签:标题]篇一:衍射光强分布的测实验报告衍射光强分布的测量1008406006 物理师范陈开玉摘要:为了观察并验证单缝衍射和多缝衍射的图样以及它们的规律,本实验设计了基于水平光路的测量方法。

运用自动光强记录仪来对衍射现象进行比较函数化的观察。

实验观察到衍射条纹随着缝宽变窄而模糊和间距扩大,并且通过仪器对光强图样的位置定位和夫琅禾费光强的公式来计算单缝的缝宽。

该实验装置结构简单、调节方便、条纹移动清晰。

关键词:衍射自动光强记录仪单缝多缝一、引言光的衍射现象是光的波动性的重要表现,并在实际生活中有较多应用,如运用单缝衍射测量物体之间的微小间隔和位移,或者用于测量细微物体的尺寸等。

本实验要求通过观察、测量夫琅禾费衍射光强分布,加深对光的衍射现象的理解和掌握。

二、实验原理1,衍射的定义: 波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象。

衍射现象是波的特有现象,一切波都会发生衍射现象,而光也是波的一种, 光在传播路径中,遇到不透明或透明的障碍物或者小孔(窄缝),绕过障碍物,产生偏离直线传播的现象称为光的衍射。

衍射时产生的明暗条纹或光环,叫衍射图样2,光的衍射分为夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射, 夫琅禾费衍射是指光源和观察点距障碍物为无限远,即平行光的衍射;而菲涅尔衍射是指光源和观察点距障碍物为有限远的衍射.本实验研究的只是夫琅禾费衍射.实际实验中只要满足光源与衍射体之间的距离u,衍射体至观察屏之间的距离v都远大于就满足了夫琅禾费衍射的条件,其中a为衍射物的孔径,λ为光源的波长.3,单缝、单丝衍射原理:如上图所示,a为单缝宽度,缝和屏之间的距离为v,为衍射角,其在观察屏上的位置为x,x离屏幕中心o的距离为OX=,设光源波长为λ,则有单缝夫琅禾费衍射的光强公式为:式中是中心处的光强,与缝宽的平方成正比。

若将所成衍射图样的光强画成函数图象在坐标系中,则所成函数图象大致如下除主极强外,次极强出现在的位置,它们是超越方程的根,其数值为:对应的值为当角度很小时,满足,则OX可以近似为因而我们可以通过得出函数中次级强的峰值的横坐标只差来确定狭缝的宽度a4,多缝衍射和干涉原理多缝衍射的示意图如上图,每条缝的宽度为a,两条缝的中心距离为d,其中的每个单缝的衍射光强强度都和之前的单缝衍射光强公式一致。

光的衍射实验报告

光的衍射实验报告

光的衍射实验报告一、实验目的1、观察光的衍射现象,加深对光的波动性的理解。

2、测量单缝衍射的光强分布,计算缝宽。

3、了解衍射光栅的特性,测量光栅常数。

二、实验原理1、光的衍射现象当光在传播过程中遇到障碍物时,光线会偏离直线传播的路径,绕过障碍物的边缘,在障碍物的几何阴影区内形成一定的光强分布,这种现象称为光的衍射。

2、单缝衍射单色平行光垂直照射到宽度为 a 的单缝上,在屏幕上形成明暗相间的衍射条纹。

衍射条纹的光强分布可以用菲涅耳半波带法来解释。

根据惠更斯菲涅耳原理,单缝处波阵面上的各点都可以看作是发射子波的波源,这些子波在空间相遇时会发生干涉。

在衍射角为θ的方向上,单缝可分为偶数个半波带时,相邻半波带发出的光在该方向上相互抵消,形成暗条纹;单缝可分为奇数个半波带时,相邻半波带发出的光在该方向上相互叠加,形成明条纹。

中央明条纹的宽度为其他明条纹宽度的两倍,其光强最大。

单缝衍射的光强分布公式为:\I = I_0 \left(\frac{\sin \beta}{\beta}\right)^2\其中,\(I_0\)为中央明条纹的光强,\(\beta =\frac{\pi a \sin \theta}{\lambda}\),\(\lambda\)为入射光的波长。

3、衍射光栅衍射光栅是由大量等宽、等间距的平行狭缝组成的光学元件。

当平行光垂直照射到光栅上时,会在屏幕上形成一系列明亮的条纹,称为光栅衍射条纹。

光栅方程为:\(d \sin \theta = k \lambda\)(\(k = 0, ±1, ±2,\))其中,\(d\)为光栅常数,即相邻两狭缝之间的距离,\(\theta\)为衍射角,\(\lambda\)为入射光的波长。

三、实验仪器1、氦氖激光器2、单缝3、衍射光栅4、光具座5、光屏6、光强测量仪四、实验步骤1、单缝衍射实验(1)将氦氖激光器、单缝和光屏依次放置在光具座上,调整它们的高度和位置,使激光束垂直照射在单缝上,并在光屏上形成清晰的衍射条纹。

衍射光强分布的测量【精选】

衍射光强分布的测量【精选】

单缝衍射的光强分布的测量【实验目的】1.观察单缝衍射现象,加深对衍射理论的理解;2.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.学会用衍射法测量微小量。

【实验仪器】半导体激光器,可调宽狭缝,硅光电池(光电探头),一维光强测量装置,WJF型数字检流计,小孔屏和WGZ--IIA导轨。

【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,如不透明物体的边缘、小孔、细线、狭缝等时,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[single-slit diffraction]有两种:一种是菲涅耳衍射[Fresnel diffraction],单缝距光源和接收屏[receiving screen]均为有限远[near field]或者说入射波和衍射波都是球面波;另一种是夫琅和费衍射[Fraunhofer diffraction],单缝距光源和接收屏均为无限远[far field]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[scattering angle]极小的激光器(<0.002rad)产生激光束[laser beam],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,就可看到衍射条纹,它实际上就是夫琅和费衍射条纹,如图1所示。

当激光照射在单缝上时,根据惠更斯—菲涅耳原理[Huygens-Fresnel principle],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。

激光的方向性机强,可视为平行光束;宽度为的单缝产生的夫琅和费衍射图样[pattern]其衍射光路图满足近似条件:产生暗条纹[dark fringes]的条件是(k =±1,±2,±3,…) (1)暗条纹的中心位置为(2)两相邻暗纹之间的中心是明纹中心[center of bright fringes];由理论计算可得,垂直入射于单缝平面的平行光经单缝衍射后光强分布[intensity distribution of light]的规律为(3)式中,是狭缝宽[width],是波长[wavelength],是单缝位置到光电池[photocelll]位置的距离,是从衍射条纹的中心位置到测量点之间的距离,其光强分布如图2所示。

衍射光强测量实验报告

衍射光强测量实验报告

衍射光强测量实验报告衍射光强测量实验报告引言:衍射是光学中的重要现象之一,它是光波在通过障碍物或通过物体边缘时发生的现象。

衍射现象的研究对于理解光的本质以及应用于光学器件的设计和优化具有重要意义。

本实验旨在通过测量衍射光强,探究光波的传播和衍射特性。

实验器材:1. 激光器:用于产生单色光源,保证实验的准确性和可重复性。

2. 衍射光栅:用于产生衍射现象,可调整衍射角度和衍射强度。

3. 光电二极管:用于测量衍射光强。

实验步骤:1. 将激光器对准衍射光栅,使光线垂直射入光栅表面。

2. 调整衍射光栅的角度,观察衍射现象。

记录不同角度下的衍射光强。

3. 将光电二极管放置在合适的位置,使其能够接收到衍射光。

连接光电二极管与电压表。

4. 通过调整光电二极管的位置,使其接收到最大的衍射光强。

记录此时的光电二极管位置和对应的电压值。

5. 重复步骤2-4,记录不同角度下的最大衍射光强和对应的电压值。

实验结果:通过实验测量,我们得到了不同角度下的衍射光强和对应的电压值。

根据实验数据,我们可以绘制出衍射光强与角度的关系曲线。

通过分析曲线,我们可以得出以下结论:1. 衍射光强随着角度的增加而减小,呈现出明显的衍射特性。

2. 在某一特定角度下,衍射光强达到最大值,这一角度对应着衍射光的主极大。

3. 在主极大两侧,还存在着次级极大和次级极小,其衍射光强随角度的变化呈现出周期性的变化。

讨论与分析:通过实验结果的分析,我们可以得出以下结论和思考:1. 衍射现象是光波的波动性质的体现,光波在通过障碍物或物体边缘时会发生衍射现象。

2. 衍射光强的测量可以用于研究光波的传播和衍射特性,对于光学器件的设计和优化具有重要意义。

3. 实验中的光电二极管起到了重要的作用,它能够将衍射光转化为电信号,并通过电压表进行测量。

4. 实验中的激光器和衍射光栅的选择和调整对实验结果的准确性和可重复性具有重要影响。

结论:通过衍射光强测量实验,我们成功地观察和测量了光波的衍射现象,并得到了衍射光强与角度的关系。

光强分布实验实验报告

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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衍射光强分布测量査凡物理系摘要:为了观察并验证单缝衍射和多缝衍射的图样以及它们的规律,本实验设计了基于水平光路的测量方法。

运用自动光强记录仪来对衍射现象进行比较函数化的观察。

实验观察到衍射条纹随着缝宽变窄而模糊和间距扩大,并且通过仪器对光强图样的位置定位和夫琅禾费光强的公式来计算单缝的缝宽。

该实验装置结构简单、调节方便、条纹移动清晰。

关键词:衍射自动光强记录仪单缝多缝The Experiment Of Light Distribution Of DiffractionFan Zha Department of PhysicsAbstract: In order to observe and validate the rule of light distribution of single slit diffraction and multiple slits diffraction, the automatic grapher of light intensity is used in this experiment in a horizontal light path. We have verified that the diffraction stripes become dim and far away from each other since the slit(s) become narrow, and calculated the width of slit by using the formulas of light intensity. The experimental instrument is simple and convenient to adjust, and the moving interference fringes are clear.Key Words: diffraction automatic grapher of light intensity single slit multiple slits一、引言光的衍射现象是光的波动性的重要表现,并在实际生活中有较多应用,如运用单缝衍射测量物体之间的微小间隔和位移,或者用于测量细微物体的尺寸等。

本实验要求通过观察、测量夫琅禾费衍射光强分布,加深对光的衍射现象的理解和掌握。

二、实验原理1,衍射的定义: 波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象。

衍射现象是波的特有现象,一切波都会发生衍射现象,而光也是波的一种, 光在传播路径中,遇到不透明或透明的障碍物或者小孔(窄缝),绕过障碍物,产生偏离直线传播的现象称为光的衍射。

衍射时产生的明暗条纹或光环,叫衍射图样2,光的衍射分为夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射, 夫琅禾费衍射是指光源和观察点距障碍物为无限远,即平行光的衍射;而菲涅尔衍射是指光源和观察点距障碍物为有限远的衍射.本实验研究的只是夫琅禾费衍射.实际实验中只要满足光源与衍射体之间的距离u,衍射体至观察屏之间的距离v都远大于a2λ就满足了夫琅禾费衍射的条件,其中a为衍射物的孔径,λ为光源的波长.3,单缝、单丝衍射原理:如上图所示,a为单缝宽度,缝和屏之间的距离为v,θ为衍射角,其在观察屏上的位置为x,x离屏幕中心o的距离为OX=θ∗v,设光源波长为λ,则有单缝夫琅禾费衍射的光强公式为:Iθ=I0sinαα2α=πa∗sinθ/λ式中I0是中心处的光强,与缝宽的平方成正比。

若将所成衍射图样的光强画成函数图象在坐标系中,则所成函数图象大致如下除主极强外,次极强出现在ddαsinαα=0的位置,它们是超越方程α=tanα的根,其数值为:α=±1.43π±2.46π±3.47π……对应的θ值为sinθ=±1.43λa ±2.46λa ±3.47λa……当角度很小时,满足sinθ≈θ,则OX可以近似为OX=v∗θ=±1.43vλa ±2.46vλa ±3.47vλa……因而我们可以通过得出函数中次级强的峰值的横坐标只差来确定狭缝的宽度a 4,多缝衍射和干涉原理多缝衍射的示意图如上图,每条缝的宽度为a,两条缝的中心距离为d,其中的每个单缝的衍射光强强度都和之前的单缝衍射光强公式一致。

多缝衍射与单缝的最大区别在于缝之间存在着干涉,如上图所示,对相同的衍射角θ,相邻两缝之间的光程差为∆L=d∗sinθ,如果缝的数目为N,则干涉引起的强度分布因子为:(sinNβ)2其中β=πdsinθλ干涉因子的函数曲线为干涉因子曲线的特点是:1,主极强的位置与缝的数目N无关,只要β=kπ (k=0,±1,±2 …)即满足sinθ=kλ/d就能出现主极强。

此时sinNβ=0 sinβ=0,但sinNβsinβ=N2,次级强的数目为N-2,当sinNβ=0 sinβ≠0时,sinNβsinβ=0,即出现强度为0的点,也就满足:β=k+mn∗π sinθ=k+mn∗λ/d式中k=0,±1,±2 … ; m=1,2,3,…N−1在同一k之内共有N-1个零点,即有N-2个次级大。

同时上式也说明N越大,主极强的角宽度越小,峰越锐。

多缝衍射的强度受单缝衍射和多缝干涉共同影响,其强度公式为Iθ=I0sinαα2sinNββ2其中α=πa∗sinθ/λβ=πdsinθλ其函数图象就是单缝衍射函数图象和干涉因子的函数图象的合成,如下图三、实验仪器He-Ne激光器、衍射光强分布记录仪、衍射片(单缝,多缝,圆孔,圆屏),支柱若干主要实验仪器如下图摆放仪器的时候沿一条直线,要求激光的光点正好打在记录仪的横狭缝的正中心,再在中间放上和交换各种衍射片进行实验。

四、实验步骤1,将激光器打开预热2,打开电脑和衍射光强记录仪的电源,并且熟悉该电脑软件的操作3,将衍射片的位置调好,最好是离光源和记录仪均为50cm左右,这样才能较好的满足夫琅禾费衍射的条件4,调节激光器和衍射片的高度和位置,使得激光恰好经过衍射片上的单缝(或者多缝等等),并且衍射图样生成在记录仪的横向的狭缝中5,调节狭缝的宽度,观察衍射图样,并使用软件将光强分布的函数记录下来,在观察单缝之后还要以函数图样来估算出狭缝的宽度。

6,(单缝)将估算出的单缝宽度与实际测量的单缝宽度进行比较并且计算误差7,改变狭缝宽度(单缝),改变缝的数量(多缝)再重复进行测量五、实验数据及计算单缝我在实验时先粗略的用软件测了一遍光强的函数分布,这次粗略的测量采集间隔是1mm,采集的范围是整个狭缝,而强度增益我选择的是6倍,这次粗略的扫描我发现峰值出现的范围是55mm到85mm,为了以防万一,我在精确测量的时候,把范围扩大到了40mm到100mm,为保证精确度,采集间隔定在了最小的0.02mm 测出的第一组的函数图象还算不错,在oringin上显示如下图并且我用自动光强记录仪具体的记录下了几个肉眼能看见的峰的强度和它们的横坐标主极强峰无法测量其横坐标和光强,因为我选用的增益过大,导致主极强峰超出了测量的范围,所以只测出了次级强峰的峰值。

此时的实际测量的缝宽是40*0.01-0.01=0.39mm之所以要减去0.01mm是因为该千分尺归零的时候(即缝宽为0的时候)读数是0.01mm。

衍射片与记录仪之间的距离V=81.0cm+5cm+1.5cm=875mm加5cm是因为测量距离的尺只能延伸到衍射光强记录仪的外面,而真正的接收处和记录仪表面却还有一段距离,我估算这段距离大约在5cm左右。

而还有一个加1.5cm则是因为衍射片的单缝和读数的线并不是在一个垂面上,它们还有一个水平距离差,我也是估计这段水平距离大约为1.5cm。

然后保持这个条件,只改变缝宽,我又测了一组,此时的缝宽为60*0.01-0.01=0.59mm。

函数图象如下然后记录下几个靠近主极强的峰值其中,从本组的函数图象上可以看出,感觉上这次主极强峰旁边有两个倾斜的痕迹,虽然没有峰的痕迹,但是给人感觉像是有两个次级强峰并了一大半到这个主极强之中。

所以为了保险起见,我还是将这两个倾斜的当做峰来处理,表格中粗体标出来的数据就是这两个“疑似峰”,而判断它们到底是不是次级强峰等会会详细介绍办法后来又测了一组,不过测这一组的时候已经是第二次做实验,条件和之前的两次都不一样,所以我又重新测量v=83.1cm+5cm+1.5cm=89.6cm=896mm这次的缝宽为0.45+0.02=0.47mm并且重新粗略的扫描了一遍,发现峰值的范围是95mm到115mm,于是在精确测量的时候的范围是80mm到130mm,增益还是6倍,精度还是0.02mm,精确测量得到的函数图象如下:记录下次级强峰的数据:单缝的缝宽估算:由实验原理可以得到,缝宽a有:a=1.03vλr1=1.01vλr2=⋯其中r1、r2分别为一级次级强峰与二级次级强峰的距离、二级次级强峰与三级次级强峰之间的距离。

没有采用主极强峰和次级强峰之间的距离是因为无法确定主极强峰的位置。

不过首先先要确定函数图象上显示的一级次级强峰的确是一级次级强峰,确定的方法是:1,首先算出左右两个“一级”次级强峰之间的距离R,再根据表格算出r12,算出Rr1,倘若满足:R r1≈1.43∗22.46−1.43=2.78则说明这两个的确是一级次级强峰。

待确定了一级次级强峰之后,随后得出r1,r2,…再算出缝宽a,最后算出的很多a取平均值算得最终的缝宽。

第一组数据首先确定一级次级强峰r1left=69.98−68.28=1.7r1right=76.28−74.64=1.64R=74.64−69.98=4.66则有R r1left =4.661.7=2.74R 1right =4.66=2.84都和2.78相近,说明确实是一级次级强。

下面计算缝宽:V=875mm λ=632.8∗10−6mmr1left=1.7 r1right=1.64 r2left=1.62 r2right=1.56则a1=1.03vλr1left≈0.335mma2=1.03vλr1right≈0.348mma3=1.01vλr2left≈0.345mma4=1.01vλr2right≈0.358mm算得平均缝宽为:a=0.3465mm 真实测得a=0.39mm误差=(0.39-0.3465)/0.39=0.11第二组数据首先确定一级次级强峰r1left=1.2r1right=1.24R=2.68则有R r1left =2.681.2=2.23R r1right =2.681.24=2.16感觉这结果和2.78有些差距,则尝试一下r2当做r1:r2left=1.02r2right=1.06R`=5.12则有R` 2left =5.12=5.02R` 2right =5.12=4.83和2.78差距更大,则说明一级次级强峰就是主极强旁边那两道斜坡。

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