光的衍射实验(通达)
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光的衍射实验
实验内：
1、观察单缝衍射现象，测量多缝衍射光强。 2、观察多缝衍射现象，测量多缝衍射光强。 3、观察圆孔衍射现象。
理论知识
• 光的衍射：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，并在障碍物后面的 观察屏上呈现光强的不均匀分布，这种现象叫光 的衍射现象。 • 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。
横向坐标x= X1 mm 光强I
………
根据一级衍射条纹的位置计算缝宽a：
a k D
极小值 2
x
3
项目Biblioteka Baidu级数 坐标位置 相对光强
极大值 0 1 2
1
画出衍射光强分布图，并标出级数。
• 夫朗禾费多缝衍射： • 设每条缝宽为a，相邻两缝中心距为d，缝的数目为N。 在波长为λ，光强为I0的光正入射多缝板的条件下， d sin • sin u 2 sin N 2 I I 0 ( ) ( ) u sin • 除了共有的“衍射因子”之外，多出一个“干涉因子”。 这是由于各缝衍射光之间发生的干涉。但这些干涉条纹 又被单缝衍射因子调制，在强度分布上，要受到单缝衍 射图样的支配。例如当N＝5，d＝3a，5缝衍射时，干 涉因子的表现（b）受单缝衍射因子（a）的调制，而形 成新的综合分布（c）。因N＝5，在两个主极强之间出 现3个次极强（相邻主极强间有N-2个次极强）；由于d ＝3a，干涉因子第3级主极大正好与单缝衍射的第一个 暗纹重合，所以不能出现，形成缺级现象，同理，凡是 k为3的整倍数处都缺级。
夫琅禾费多缝衍射光强分布图
数据处理要求
D= cm
每隔0.1mm测一组数据 Xn mm
横向坐标x= X1 mm
光强I
………
根据表格画出衍射光强图像，标出各级衍射光的级数，并根据衍
射光强分布的特点，判断出N=?
夫琅禾费圆孔衍射实验： 1、相同方法观测夫琅禾费圆孔衍射图像。 2、大致画出夫琅禾费圆孔衍射图像。
亮 暗
a
屏
x
D
2 sin u • 衍射光的光强为： I I 0 u2
• 其中： u sin ，I0是衍射条纹中央P0处的光强，λ 是单色光的波长，a是缝宽。
k ，（k＝±1， • 由此可求得暗条纹位置， sin a x ±2…） ； sin D 可见，暗条纹是以中央极大为中心，两侧等距分布的。
(2k 1) • 主极大两侧各级亮条纹（次级大）位置： sin 2a • 各次极大光强依次为：0.04718I0, 0.01694I0,
πa
0.00834I0, 0.00503I0, I0是衍射条纹中央P0处的光强。
衍射光强分布图
衍射光斑分布图
数据处理要求：
D= cm
每隔0.2mm测一组数据 Xn mm
理论知识
• 单缝（多缝）衍射有两种：一种是菲涅耳衍射， 狭缝距离光源和接收屏均为有限远，或者说入射 波和衍射波都是球面波（发散光）； • 另一种是夫琅禾费衍射，狭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（平行光）。 • 用激光做光源。认为是夫琅禾费衍射
实验光路图
实验内：
1、观察单缝衍射现象，测量多缝衍射光强。 2、观察多缝衍射现象，测量多缝衍射光强。 3、观察圆孔衍射现象。
理论知识
• 光的衍射：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，并在障碍物后面的 观察屏上呈现光强的不均匀分布，这种现象叫光 的衍射现象。 • 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。
横向坐标x= X1 mm 光强I
………
根据一级衍射条纹的位置计算缝宽a：
a k D
极小值 2
x
3
项目Biblioteka Baidu级数 坐标位置 相对光强
极大值 0 1 2
1
画出衍射光强分布图，并标出级数。
• 夫朗禾费多缝衍射： • 设每条缝宽为a，相邻两缝中心距为d，缝的数目为N。 在波长为λ，光强为I0的光正入射多缝板的条件下， d sin • sin u 2 sin N 2 I I 0 ( ) ( ) u sin • 除了共有的“衍射因子”之外，多出一个“干涉因子”。 这是由于各缝衍射光之间发生的干涉。但这些干涉条纹 又被单缝衍射因子调制，在强度分布上，要受到单缝衍 射图样的支配。例如当N＝5，d＝3a，5缝衍射时，干 涉因子的表现（b）受单缝衍射因子（a）的调制，而形 成新的综合分布（c）。因N＝5，在两个主极强之间出 现3个次极强（相邻主极强间有N-2个次极强）；由于d ＝3a，干涉因子第3级主极大正好与单缝衍射的第一个 暗纹重合，所以不能出现，形成缺级现象，同理，凡是 k为3的整倍数处都缺级。
夫琅禾费多缝衍射光强分布图
数据处理要求
D= cm
每隔0.1mm测一组数据 Xn mm
横向坐标x= X1 mm
光强I
………
根据表格画出衍射光强图像，标出各级衍射光的级数，并根据衍
射光强分布的特点，判断出N=?
夫琅禾费圆孔衍射实验： 1、相同方法观测夫琅禾费圆孔衍射图像。 2、大致画出夫琅禾费圆孔衍射图像。
亮 暗
a
屏
x
D
2 sin u • 衍射光的光强为： I I 0 u2
• 其中： u sin ，I0是衍射条纹中央P0处的光强，λ 是单色光的波长，a是缝宽。
k ，（k＝±1， • 由此可求得暗条纹位置， sin a x ±2…） ； sin D 可见，暗条纹是以中央极大为中心，两侧等距分布的。
(2k 1) • 主极大两侧各级亮条纹（次级大）位置： sin 2a • 各次极大光强依次为：0.04718I0, 0.01694I0,
πa
0.00834I0, 0.00503I0, I0是衍射条纹中央P0处的光强。
衍射光强分布图
衍射光斑分布图
数据处理要求：
D= cm
每隔0.2mm测一组数据 Xn mm
理论知识
• 单缝（多缝）衍射有两种：一种是菲涅耳衍射， 狭缝距离光源和接收屏均为有限远，或者说入射 波和衍射波都是球面波（发散光）； • 另一种是夫琅禾费衍射，狭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（平行光）。 • 用激光做光源。认为是夫琅禾费衍射
实验光路图