单缝衍射的光强分布及测量ppt

合集下载

实验18 单缝和双缝衍射的光强分布ppt

实验18 单缝和双缝衍射的光强分布ppt

物理实验教学示范中心
10
杭州电子科技大学
实验内容
物理实验教学示范中心
1.测量夫琅禾费单缝衍射光强分布: (1)按图6安放实验仪器。
打开激光器和检流 计开关预热30分钟。 调节激光器使激光 束垂直照射于狭缝 平面上。
11
杭州电子科技大学
物理实验教学示范中心
(2)调节狭缝支架,使屏上衍射图样清晰、对称、 最亮且条纹间距适当。方法是用光电探头测±1级 次极大的光电流是否相等,若不相等,可调节狭缝 位置。 (3)测量光强分布。转动一维光强测量装置的手 轮,使光电探头逐点扫描,每隔0.2mm(或0.5mm) 记录一次光电流,并注意记录极大值和极小值。 (4)作光强分布曲线。在坐标纸上作出相对光电 流i/i0(即相对光强I/I0)与位置X的关系曲线,并与 理论结果进行比较。
4
杭州电子科技大学
物理实验教学示范中心
单缝夫琅禾费衍射及其衍射图阵如图1所示 当使用氦氖激光器作为光源及屏缝间距 D远大于狭缝宽度a时,凸透镜l1和l2可以 省略,如图2所示。
杭州电子科技大学
物理实验教学示范中心
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的规律为
I
I0
sin 2 2
物理实验教学示范中心
2
物理实验教学示范中心
实验目的 1、通过对夫朗禾费单缝和双缝衍射的光
强分布曲线的制作,加深对光的衍射 现象和理论的理解。 2、学习光强分布的光电测量方法。 3、测量单缝宽度。
3
杭州电子科技大学
实验原理
物理实验教学示范中心
衍射是波动光学的重要特征之一。衍射通常 分为两类:一类是满足衍射屏离光源或接收屏的 距离为有限远的衍射,称为菲涅耳衍射;另一类 是满足衍射屏与光源和接收屏的距离都是无限远 的衍射,也就是照射到衍射屏上的入射光和离开 衍射屏的衍射光都是平行光的衍射,称为夫琅和 费衍射。

测量单缝衍射的光强分布.

测量单缝衍射的光强分布.
流 I )和相应的坐标位置
x 单方向转动手轮 , 沿 方向每次移动 0. 200mm , 从左侧
二级暗纹中心一直测到右侧二级暗纹中心 。 注意切勿反转 手轮 ,以免产生螺旋空程差。
四. 实验数据处理:
1. 作出单缝衍射的光强分布曲线 。在直 角坐标纸上,以横轴表示各点的坐标位置
x ; 纵轴表示各点的光强度I , 由实验数
据描出各点 , 用平 滑曲线连接起来 , 即 为单缝衍射的光强分布曲线。
单缝衍射光强分布曲线的绘制
I A
中央明纹中心
一级暗纹中心
b 是中央明纹半宽度
0
b 也是衍射条纹的宽度
b
b
xmm
2. 计算出单缝的宽度 a :
根据单缝衍射生成暗纹的条件: a sin k
池的光电流 I 与光照强度 i成正比。
4. 单缝衍射生成暗条纹的条件是 a sin k 可
见,增大单缝的宽度,条纹的亮度增强,但条纹 的宽度变窄;反之,减小单缝的宽度,虽然条纹 的宽度变宽,但条纹的亮度减弱。
单缝衍射光强分布曲线
三二一 级级级 明明明 纹纹纹 中中中 心心心
I A
中 央 明 纹 中 心
3. 将光屏置于光强测量装置之前,调二维调节架,选择所需的
a 单缝宽度 观察光屏上的衍射条纹;调整出一个图象清晰.对
称,条纹宽度适当的单缝衍射条纹来。这是实验的关键。
4. 使用检流计必须先调零, 选择量程的原则是使读数 尽可能大,如果超过量程 要换档;若读数太小也要 换档 (换挡后必须先调零)。
测量中央明纹中心的光强度
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;

单缝衍射实验_ppt2003

单缝衍射实验_ppt2003

• 数据处理 • 一、作光强分布图
• 将光强最大点,即零级主极大作为中心,取 其相对位置x=0,相对光强I/ I0为1。对数据 进行归一化,即计算各点的相对位置x和相 对光强I/ I0。并在方格纸上作图。
K I (10-9A)
位置X (mm) 相对 光强 I/ I0 相对 位置x (mm)
-3 亮
至此调节完成
• 测量方法: 一、移动光电池底座,使光电池狭缝大约处在左侧的-4级 暗条纹处。将光电池向右移动,观察电流大小,依次读出 各极大值和极小值处的电流和位置。即为亮/暗条纹位置。
X读数时应读到0.001mm,其中最后一位为估读。可 参考35页显微镜读数方法。先在0~30mm主尺上读 出整毫米数,再在鼓轮上读出毫米以下的刻度。 鼓轮上1小格 表示0.01mm, 整格之后再 估读一位, 这样鼓轮上 可读到0.xxx mm,加上 主尺整毫米 数,即为最 终读数。
单缝衍射实验
• 目的: • 学习调节仪器,观察单缝衍射现象
• 测量衍射条纹的各个极大和极小处的光强 和位置,作出相对光强分布图。 • 利用光强分布计算单缝宽度d
单缝衍射的光强分布
特点:中心为亮条纹 K级暗条纹宽度 KD
xK
d为单缝宽度 D为单缝到屏的距离 KD d xK
X K - X -k xK 2
• 3.适当调节光电池高度,及激光器的高度、 方向,使激光照在光电池中央狭缝处。之后 激光器不能再动。
• 4.放上单缝,调节单缝的高度、缝宽和单缝 底座的位置,使激光照在单缝中央。 • 贴近光电池放上白屏,屏上可见干涉条纹。
• 5.电流计调零:电流档位取10-9A,调节调零 旋钮使读数为0
• 6.调节单缝宽度,单缝越宽,条纹约窄。 • 使白屏上-3级暗条纹到+3级暗条纹的间距约 为20mm。

单缝衍射PPT精选文档

单缝衍射PPT精选文档
通过传感器把被测物理量转化为模拟电压信号或数 字信号输入到科学工作室接口,信号经过接口变换后 送到计算机上的科学工作室软件进行数据处理,显示 结果。
A、B、C口可分 别输入模拟信号
1、2口可输入数 字信号
23.05.2020
10
实际操作
熟悉完各实验仪器后,连接电路并确保正确。调整两 表座处于光具座横向中央位置、并尽量远离光传 感器的接收屏,表座磁性应处于开启状态。
◇ 填写好仪器使用登记表,整理好仪器,并收回椅子,方可离 开实验室。
◇ 教师签过字的打印图表请粘贴于实验报告最后一页。
23.05.2020
33
下方,读出横坐标下方呈现的读数后才可松开鼠标,重复测量D±28 次以上,读出8组以上D±2的值。
23.05.2020
30
采集实验数据2
⑶用图示方法确定好单缝位置后,移开文件夹,由光具座 上米尺读出并记录单缝位置x1。
23.05.2020
31
采集实验数据2
⑷直接读出并记录如下图中黑铁皮与米尺相交处米尺上 的读数,即为采光屏的位置x2 (由此可算出衍射光距离 L = x2 - x1)。
应用计算机测定单缝衍射 的光强分布
由此确定缝宽
23.05.2020
1
实验原理及背景知识介绍:
光在传播过程中经过障碍物,如狭缝、小孔、 不透明物体的边缘、细线等时,一部分光会传播到 几何阴影中去,产生衍射现象。
单缝衍射有两种:
◇ 菲涅耳衍射:单缝距光源和接收屏均为有限远;
◇ 夫琅和费衍射:单缝距光源和接收屏均为无限远 或者相当于无限远。此时入射光与衍射光均可看做 平行光。
23.05.2020
22
图表设置
23.05.2020

单缝衍射的光强分布及测量

单缝衍射的光强分布及测量
由于硅光电池的受光面积较大而实际要求测出各个点位置处的光强所以在硅光电池前装一细缝光栏05mm用以控制受光面积并把硅光电池装在带有螺旋测微装置的底座上可沿横向方向移动这就相当于改变了衍射角实验原理2数字检流计量程分为四档用以测量不同的光强范围使用前应先预热5分钟
单缝衍射的光强分布及测量
摘要 本实验利用传统的单缝衍射原理用较 简单的方法测量头发丝的直径。用振 幅矢量法讨论单缝衍射光强分布规律
• 可得b=2 d/L
实验原理
• 3.光电检测
• 光的衍射现象是光的波动性的一种表现。研究光的 衍射现象不仅有助于加深对光本质
• 的理解,而且能为进一步学好近代光学技术打下基 础。衍射使光强在空间重新分布,利用光电元件测 量光强的相对变化,是测量光强的方法之一,也是 光学精密测量的常用方法。
• (1)当在小孔屏位置处放上硅光电池和一维光强 读数装置,与数字检流计(也称光点检流计)相连 的硅光电池可沿衍射展开方向移动,那么数字检流 计所显示出来的光电流的大小就与落在硅光电池上 的光强成正比。如图4所示的实验装置。
2.测量衍射光斑的相对强度分布
• (1)移去小孔屏,在小孔屏处放上硅光电池及一维光强测量 装置,使激光束垂直移动方向。遮住激光出射口,把检流计 调到零点基准。在测量过程中,检流计的档位开关要根据光 强的大小适当换档。
• (2)检流计档位放在适当档,转动一维光强测量装置鼓轮, 把硅光电池狭缝位置移到标尺中间位置处,调节硅光电池平 行光管左右、高低和倾斜度,使衍射光斑中央最大两旁相同 级次的光强以同样高度射入硅光电池平行光管狭缝。
• 测量中央明纹的宽度L。
• 用测量显微镜直接测量头发丝直径,在其不同位 置测3次取平均值,并与之前间接测量结果进行比 较。

单缝衍射光强分布的测定

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。

实验目的1. 观察单缝衍射现象及特点。

2. 测定单缝衍射时的相对光强分布3. 应用单缝衍射的光强分布规律计算缝的宽度α。

实验仪器光具导轨座,He-Ne 激光管及电源,二维调节架,光强分布测定仪,可调狭缝,狭缝A 、B 。

扩束镜与起偏听偏器,分划板,光电探头,小孔屏,数字式检流计(全套)等。

实验原理光在传播过程中遇到障碍时将绕过障碍物,改变光的直线传播,称为光的衍射。

光的衍射分为夫琅和费衍射与菲涅耳衍射,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。

λ<<L82α如图二 单缝衍射的光路图1、导轨2、激光电源3、激光器4、单缝或双缝二维调节架5、小孔屏6、一维光强测量装置7、WJF 型数字式检流计根据惠更斯-菲涅耳原理,可导出单缝衍射的光强分布规律为当衍射角ϕ等于或趋于零时,即ϕ=0(或ϕ→0),按式,有故I=I 0,衍射花样中心点P 0的光强达到最大值(亮条纹),称为主极大。

当衍射角ϕ满足时,u=k π 则I=0,对应点的光强为极小(暗条纹), k 称为极小值级次。

若用X k 表示光强极小值点到中心点P 0的距离,因衍射角ψ甚小,则故X k =L ϕ=k λL/α,当λ、L 固定时,X k 与α成反比。

缝宽α变大,衍射条纹变密;缝宽α变小,衍射条纹变疏。

单缝衍射的光强分布及缝宽测定

单缝衍射的光强分布及缝宽测定

单缝衍射的光强分布及缝宽测定一、引言为了能够计算一般的衍射图必须取一定的近似,通常取菲涅耳近似和夫琅禾费近似,其相应的衍射区内光波的行为分别称为菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射。

随着传播距离的增加,辐射图样分布逐渐偏离几何光学的传播规律,这时菲涅耳近似开始生效,故从此开始至无穷远处均称为菲涅耳衍射区,当随距离增加衍射图样相对强度关系不再改变,这个区域称为夫琅禾费衍射区,夫琅禾费衍射区是包含在菲涅耳衍射区之中。

由于夫琅禾费衍射的计算比较简单,因此人们将它单独归为一类,近来发展起来的傅里叶光学给予夫琅禾费衍射以新的意义。

二、理论分析夫琅和费衍射是平行光的衍射,在实验中可借助两个透镜来实现,如图1所示。

与光轴平行的衍射光会聚于屏上o P 处,是中央亮纹的中心,其光强设为o l ;与光轴成θ角的衍射光束会聚于P θ处,可以证明, P θ处的光强为l θ图1式中: a 为狭缝宽度,λ为单色光的波长。

当u=0时,衍射光强有最大值。

当u=k π(k 为整数)时,衍射光强有极小值,对应于屏上的暗纹。

由于θ值实际上很小,因此可近似地认为暗纹对应的衍射角为θ≈k λ/a 。

两相邻暗纹之间都有一个次极大,其光强分布曲线如图2所示。

图2三、实验方法和结果分析本实验使用He -Ne 激光作光源,因为He -Ne 激光束具有很好的方向性,光束细锐,能量集中,加之一般衍射狭缝宽度很小,故准直透镜L1可忽略不用。

若将观察屏放在距单缝较远处,则聚焦透镜L2也可以忽略不用。

实验中取单缝到观察屏得距离Z 为可取得得最大值114cm ,单缝宽度选择为1mm1、实验装置如下图所示,在开始测量前先打开仪器预热15分钟1. 开启激光,调节光路至测量状态,实验中取缝宽为0.23d mm =,使用的是He Ne -激光源,其波长为632.8nm λ=,因此理论上的单位角宽度为32.710/rad dλθ-∆=≈⨯2. 测量夫琅和费单缝衍射光强分布,旋转测距支架上的测微螺旋,使光电池的进光孔从左到右逐点扫描,每隔1mm 记录一次光电流值,并注意记录主极大和各级次极大和极小值。

单缝衍射与光强分布测量

单缝衍射与光强分布测量

一 实验目的1 观察单缝夫琅禾费衍射现象2 学习利用光电元件测量相对光强的实验方法,观察单缝衍射中相对光强分布规律,并测出单缝宽度 二 实验仪器氦—氖激光器及光源 可调单缝 硅光电池移动装置 数字万用表 示波器 光具座各种支架 三 实验原理1 产生夫琅禾费衍射的实验装置夫琅禾费衍射要求光源和接收屏都距离衍射屏无限远,即入射光和衍射光都是平行光。

在实际中,距离无限远是办不到的,下面介绍两种实验室中接收夫琅禾费衍射常采用的装置(1)“焦面接收”装置把光源S 放在凸透镜2L 的前焦面上,把接收屏放在凸透镜2L 的后焦面上,则由几何光学可知,P S ,及狭缝D 的距离相当于无限远。

(2)“远场接收”装置在满足一定条件时候,也可以不用上述两种透镜,而获得夫琅禾费衍射图样。

这个条件是:1 衍射屏透光部分线度很小而且离光源很远,即满足:其中,Z 为D 及接受屏P 的距离以上所说的两个条件叫做夫琅禾费远场条件 2 夫琅禾费衍射图样规律 振幅矢量叠加法 定量将缝宽a 划 分 为 N 个 等 宽() 的 狭 窄 波 带 设每个波带内能量集中于图 3中 所 示 光 线 两 相 邻 光线光程差 位相差θλπλδπϕsin 22Na ==∆每条光线在屏上引起光振动振 幅 相 等即N A A A =⋅⋅⋅==21 用 多边 形 法 则 进 行 N 个 大 小 相 等 两 两依次相差为 ϕ∆的光振动的叠加如图3 中所示分振动振幅合振动振幅两式中消去 R 得 0→∆ϕ条件22sin22sin 2sin 2sin 111ϕϕϕϕϕϕ∆∆=∆∆≈∆∆=NN NA N A N A A10NA A =即中央明纹中心处振幅当∞→N ,N 个相接的矢量将变为一个圆弧 (见图4)πλθϕφ2sin a N =∆=∆φ∆=R A 0,即中央明纹中心处振幅2sin2/2sin 200φφφφ∆∆=∆∆=A A A p 令λθπλπδφsin 222a N N u ==∆= 则 式中 210)(NA I =为中央明纹光强理论上计算得出夫琅和费单缝衍射图样的光强分布规律为 (1)当0=θ时,光强具有极大值:0I I =θ,称为中央主极大当 a K /sin λθ=)3,2,1(⋅⋅⋅±=K (2)πK u =时,0=θI ,此时出现暗条纹,及此对应的位置为暗条纹中心。

实验18 单缝和双缝衍射的光强分布ppt

实验18 单缝和双缝衍射的光强分布ppt
物理实验教学示范中心
大学物理实验
单缝和双缝衍射 的光强分布
1
杭州电子科技大学
实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容 注意事项 问题与讨论
杭州电子科技大学
物理实验教学示范中心
2
物理实验教学示范中心
实验目的 1、通过对夫朗禾费单缝和双缝衍射的光
强分布曲线的制作,加深对光的衍射 现象和理论的理解。 2、学习光强分布的光电测量方法。 3、测量单缝宽度。
杭州电子科技大学
物理实验教学示范中心
如果这两个因子中有一个为零,则合光强为零。 因此,当某一级干涉最大出现在衍射最小的位 置上时,合光强为零,这样就发生了干涉条纹 缺级现象。双缝衍射光强分布曲线及衍射图样 如图5所示。
杭州电子科技大学
实验仪器
导轨、激光电源、激光器、 单缝、双缝、二维调节架、 小孔屏、一维光强测量装置、 WJF型数字式检流计
3
杭州电子科技大学
实验原理
物理实验教学示范中心
衍射是波动光学的重要特征之一。衍射通常 分为两类:一类是满足衍射屏离光源或接收屏的 距离为有限远的衍射,称为菲涅耳衍射;另一类 是满足衍射屏与光源和接收屏的距离都是无限远 的衍射,也就是照射到衍射屏上的入射光和离开 衍射屏的衍射光都是平行光的衍射,称为夫琅和 费衍射。
15
杭州电子科技大学

a sin
式中,a是狭缝宽, 是波长。其光强分布如
图3所示。
杭州电子科技大学
物理实验教学示范中心
(1)当 (0 即 0 )时,p 处的光强 I I0 是最大值,称为主极大。 (2)当 m(m=±1,±2,±3 ‥‥),即 时,asin 出m现暗条I纹 0 。 (3)除主极大外,在 1.43,2.46,3.47 处出现次极大,其相对主极大的光强依次为 0.047、0.017、0.008 ‥‥‥。

单缝衍射的光强分布及测量.30页PPT

单缝衍射的光强分布及测量.30页PPT
33、如果惧怕前面跌宕的山岩,生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ,睁大 眼睛, 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ,心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的,也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ,也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
61、奢侈是舒适的,否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学,如日出之阳;壮而好学 ,如日 中之光 ;志而 好学, 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也,匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里,与其说好 的教师 是幸福 ,不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战,就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢!
单缝衍射的பைடு நூலகம்强分布及测量.
31、别人笑我太疯癫,我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣,抱怨者 的牢骚 ,这是 羊群中 的瘟疫 ,我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望, 辛勤耕 耘,忍 受苦楚 。我一 试再试 ,争取 每天的 成功, 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ,我继 续拼搏 。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
公式为
d KD
x
• 因此,如果测到了第K级暗纹的位置,用光的衍射 可以测量细缝的宽度。
14
实验原理
1
2
2a
f
图3
3
O P
I
15
实验原理
• 这里用下面这种方法测量头发丝的直径: • 用已知波长的平行光垂直入射在单缝上,在距离单
缝的距离为d处测出衍射花样的中央明纹的宽度L (保证d≈1000b:或者d为几米)。则由单缝衍 射原理
sin x
D
6
实验原理
• 产生暗条纹[dark fringes]的条件是
d sin k
• (k=±1,±2,±3,…)
• 暗条纹的中心位置为
x K D
d
两相邻暗纹之间的中心是明纹中心
7
实验原理
• 用振幅矢量法讨论单缝衍射光强分布规律:
• 将波阵面AB分成 N 个等宽条带,构成 N 个振幅
• 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, • 米尺(或钢卷尺), • 测微显微镜, • 小孔屏和WGZ--IIA导轨 • 头发丝
3
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,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。 • 单缝衍射有两种:一种是菲涅耳衍射,单缝距光源 和接收屏均为有限远或者说入射波和衍射波都是球 面波;另一种是夫琅和费衍射,单缝距光源和接收 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。
实验原理
• 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。
• 激光的方向性极强,可视为平行光束;宽度为b的 单缝产生的夫琅和费衍射图样其衍射光路图近似满 足条件: D d
• 由于硅光电池的受光面积较大,而实际要求测出各 个点位置处的光强,所以在硅光电池前装一细缝光 栏(0.5mm),用以控制受光面积,并把硅光电池 装在带有螺旋测微装置的底座上,可沿横向方向移 动,这就相当于改变了衍射角
19
实验原理
• (2)数字检流计量程分为四档,用以测量不同的光强范围, 使用前应先预热5分钟。
• (1)当在小孔屏位置处放上硅光电池和一维光强 读数装置,与数字检流计(也称光点检流计)相连 的硅光电池可沿衍射展开方向移动,那么数字检流 计所显示出来的光电流的大小就与落在硅光电池上 的光强成正比。如图4所示的实验装置。
17
实验原理
单缝 激光管
硅光电池 光点检流计
图4
18
实验原理
• 根据硅光电池的光电特性可知,光电流和入射光能 量成正比,只要工作电压不太小,光电流和工作电 压无关,光电特性是线性关系;所以当光电池与数 字检流计构成的回路内电阻恒定时,光电流的相对 强度就直接表示了光的相对强度。
相等的相干子波源,各子波源在屏上 P 点的振幅 相同,但依次相差一微小相位差
8
实验原理
• N 个 振幅矢量相加,N→∞时,N 个振幅矢量
构成圆弧AB,圆心角等于单缝两边缘光线在P点 的相位差:
• 合振幅 :
• 即,
• 利用
9
实验原理
• 得衍射场中相对光强 :
其中
10
实验原理
• 所以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 :
相同的图样是平行于狭缝的条纹。当 0 时,x 0 ,I I0,
在整个衍射图样中,此处光强最强,称为中央主极大;中央 明纹最亮、最宽,它的宽度为其他各级明纹宽度的两倍。
• 当 K (K 1, 2, ) ,即 KD d 时,I = 0在这些
地方为暗条纹。暗条纹是以光轴为对称轴,呈等间隔、左右 对称的分布。中央亮条纹的宽度L可用K 1 的两条暗条纹 间的间距确定;某一级暗条纹的位置与缝宽成反比,当宽到
单缝衍射的光强分布及测量
摘要 本实验利用传统的单缝衍射原理用 较简单的方法测量头发丝的直径。用 振幅矢量法讨论单缝衍射光强分布规

1
一: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。
2
二:实验仪器
4
实验原理
• 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。



d
பைடு நூலகம்
x
D
图1
5
• 先将量程选择开关置于“1” 档,“衰减”旋钮置于校准位置 (即顺时针转到头,置于灵敏度最高位置),调节“调零” 旋钮,使数据显示为“-.000”(负号闪烁)。
sin 2 I I0 2
B d D
• 式中,d是狭缝宽,D是单缝位置到光电池位置的 距离,x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。
11
实验原理
sin 2 I I0 2
2
x1 x2
x
图2
12
实验原理
• 当 相同,即 x 相同时,光强相同,所以在屏上得到的光强
一定程度,衍射现象便不再明显,只能看到中央位置有一条 亮线,这时可以认为光线是沿几何直线传播的。
• 次极大[secondary maximum]明纹与中央明纹的相对 光强分别为:
• •
I
= 0.047, 0.017, 0.008, ……
I0
13
实验原理
• 2.衍射障碍宽度的测量[measuring] • 由以上分析,如已知光波长,可得单缝的宽度计算
• 可得b=2 d/L
16
实验原理
• 3.光电检测 • 光的衍射现象是光的波动性的一种表现。研究光的
衍射现象不仅有助于加深对光本质
• 的理解,而且能为进一步学好近代光学技术打下基 础。衍射使光强在空间重新分布,利用光电元件测 量光强的相对变化,是测量光强的方法之一,也是 光学精密测量的常用方法。
相关文档
最新文档