大学物理实验 夫琅禾费衍射实验要求
夫琅和费单缝衍射实验报告
夫琅和费单缝衍射实验报告夫琅和费单缝衍射实验报告夫琅和费单缝衍射实验是光学领域中的一项重要实验，它揭示了光的波动性质。
本文将介绍夫琅和费单缝衍射实验的原理、实验装置和实验结果，并探讨其对光学理论的贡献。
一、实验原理夫琅和费单缝衍射实验是基于光的波动性质而进行的。
当光通过一个狭缝时，光波会发生衍射现象，即光波会弯曲并扩散到周围空间。
夫琅和费单缝衍射实验利用单缝的特性来观察光的衍射现象，从而揭示光的波动性。
二、实验装置夫琅和费单缝衍射实验的装置相对简单，主要包括光源、单缝、屏幕和测量仪器。
光源可以使用激光器或者单色光源，确保光的单色性。
单缝通常是一个细长的狭缝，可以是金属制成。
屏幕用于接收光的衍射图样，可以是白色的墙壁或者特制的屏幕。
测量仪器可以是尺子或者显微镜，用于测量衍射图样的尺寸。
三、实验过程实验开始时，将光源对准单缝，并调整光源的位置和角度，使得光线垂直射向单缝。
然后，在屏幕上观察到的光的衍射图样。
根据实验需要，可以调整单缝的宽度和光源的强度，观察不同条件下的衍射现象。
四、实验结果夫琅和费单缝衍射实验的结果是一系列明暗相间的条纹，称为衍射图样。
衍射图样的中央区域亮度最高，称为中央极大。
中央极大两侧是一系列暗条纹，称为暗纹。
暗纹两侧又是一系列亮条纹，称为亮纹。
亮纹和暗纹的宽度和间距与单缝的宽度和入射光的波长有关。
五、实验分析夫琅和费单缝衍射实验的结果可以用光的波动理论解释。
当光通过单缝时，光波会向前传播，并在缝后形成球面波。
这些球面波相互干涉，形成衍射图样。
中央极大对应光波的相干增强，而亮纹和暗纹对应光波的相干减弱。
夫琅和费单缝衍射实验的结果还验证了赫兹斯普龙光波理论。
根据赫兹斯普龙光波理论，光波可以看作是一系列波长和振幅不同的波组成的。
夫琅和费单缝衍射实验的结果与赫兹斯普龙光波理论预测的衍射图样相吻合，进一步证明了光的波动性。
六、实验应用夫琅和费单缝衍射实验的结果在实际应用中有着广泛的应用。
夫琅禾费衍射实验报告
[实验题目]
夫琅禾费衍射的定量研究
[实验目的]
1、掌握在光学平台上组装、调整光路的基本方法； 2、观察并定量测定不同衍射元件产生的光衍射图样； 3、学习微机自动控制和测量衍射光强的分布及其相关参量。
[实验内容]
1、掌握在光学平台上组装、调试产生夫琅禾费衍射的光路； 2、 定量研究单缝衍射图样分布规律 （光强比、 对称性、 缝宽等） ， 统一取第二排第四列的单狭缝（缝.宽 b=175μm） ； 3、定量研究三缝衍射光强分布，计算缝间距和缝宽(缝宽 b=40 μm,缝间距 d=90μm)，定性分析干涉和衍射的相互关系； 4、定性观察 10 个不同衍射屏衍射的光强分布。
2
2
表示衍射光场任意方向的相对光强。
单缝衍射光强分布的特点： 单缝的夫琅禾费衍射图样的中心有一 个主极强(零级衍射斑)，两侧都有一系列次极强和暗斑。主极强出现 在 sin
0 的地方， 原因是到这里的各条衍射光线有相同的
相位，它们相干叠加的结果具有最大的光强。 几何光学中的光线就是零级衍射线， 几何光学中的象点就是零级 衍射斑的中心。 在单缝衍射因子具有极大值的地方， 即在
一、单缝衍射 计算光强比： 背景光： I p
I 3 I 4 4 15 9.5 2 2
I1 I 2 175 172 1.83%( 10%) . 对称性要求： I I 172 175 1 2 Ip 9.5 2 2
4
主极强位置与缝数目 N 无关，但 N 越大，主极强宽度越小；相 邻主极强之间有 N-1 个暗纹和 N-2 个次极强；光强分布的外部轮廓 （包络线型）与单缝衍射的形状相同，这是单缝衍射因子的作用。
实验报告模板夫琅禾费衍射
实验报告模板夫琅禾费衍射实验目的：1.了解夫琅禾费衍射的基本原理；2.学习使用夫琅禾费衍射实验装置；3.观察并分析不同样品在夫琅禾费衍射下的衍射图案。
实验器材：1.光源2.狭缝3.凸透镜4.样品5.荧光屏6.尺子7.定位器8.纸刀实验步骤：1.将光源放置在一固定位置上，调节光源的亮度。
2.在光源与样品之间插入狭缝，通过调节狭缝的宽度控制光的入射角度。
3.将凸透镜放置在样品后方，用于调节光的焦距。
4.将样品放置在夫琅禾费衍射实验装置的特定位置上，用定位器进行固定。
5.将荧光屏放置在样品的后方，用尺子测量荧光屏与样品的距离。
6.关闭实验室的其他光源，打开荧光屏后的灯光，确保实验环境的暗度。
7.使用纸刀将荧光屏上的荧光图案记录下来。
实验数据：1.光源的亮度调节为80%；2.狭缝的宽度为0.1毫米；3.凸透镜的焦距为20毫米；4.样品为一种光栅结构材料；5.荧光屏与样品的距离为40厘米。
实验结果：观察到荧光屏上出现了一系列的亮暗条纹，这些条纹呈现出规律的分布格局。
根据夫琅禾费衍射的原理，我们可以从衍射图案中得到一些有关样品的信息。
通过测量亮暗条纹的间距、角度等数据，可以计算出样品的光栅常数、衍射角等参数。
实验讨论：1.根据实验结果，我们可以推断样品中的光栅结构的特点。
例如，光栅常数越大，亮暗条纹的间距越小。
2.实验中的光源亮度、狭缝宽度、凸透镜焦距、样品类型等因素都会对实验结果产生影响。
在进行实验时，我们需要注意控制这些因素，以保证实验的准确性和可重复性。
3.通过比较不同样品的衍射图案，我们可以分析不同材料的光学特性，进一步了解材料的结构和性质。
实验总结：本次实验通过使用夫琅禾费衍射实验装置，观察并分析了不同样品在夫琅禾费衍射下的衍射图案。
通过实验我们深入了解了夫琅禾费衍射的原理和应用，提高了实验操作的技巧和实验数据处理的能力。
实验结果对于研究材料的光学特性和结构具有重要意义，为今后的相关研究提供了基础和指导。
光的夫琅禾费实验报告
一、实验目的1. 观察光的衍射现象，了解光的波动性；2. 研究单缝衍射的光强分布规律；3. 验证单缝衍射的光强分布理论。
二、实验原理光的衍射是光波遇到障碍物或孔径时，偏离直线传播而传播到障碍物后面的现象。
当光波通过一个狭缝时，会发生衍射现象，形成衍射图样。
单缝衍射的光强分布规律可用以下公式表示：I = I0 (sinθ/a)²其中，I0为中央明纹的光强，θ为衍射角，a为狭缝宽度。
夫琅禾费衍射实验中，单色光通过狭缝后，经透镜聚焦，在另一侧屏幕上形成衍射图样。
通过测量衍射图样上各点的光强，可以研究单缝衍射的光强分布规律。
三、实验器材1. 单缝衍射装置（包括狭缝、光源、透镜、屏幕等）；2. 光电传感器（用于测量光强）；3. 计算器、记录纸、尺子等。
四、实验步骤1. 将单缝衍射装置组装好，确保狭缝、光源、透镜和屏幕之间的距离合适；2. 打开光源，调节亮度，使光通过狭缝；3. 将光电传感器放置在屏幕上，调整位置，使其对准衍射图样；4. 读取光电传感器的输出值，记录各点的光强；5. 移动光电传感器，重复步骤4，记录更多点的光强；6. 根据记录的数据，绘制光强分布曲线。
五、实验结果与分析1. 通过实验，我们得到了单缝衍射的光强分布曲线；2. 观察光强分布曲线，可以看出，中央明纹的光强最强，随着衍射角的增大，光强逐渐减弱；3. 通过计算，我们可以得到中央明纹的光强与理论值相符；4. 与理论值相比，实验值存在一定的误差，这可能是由于实验器材的精度、环境因素等因素造成的。
六、实验结论1. 光的衍射现象表明光具有波动性；2. 单缝衍射的光强分布规律符合理论公式；3. 在实验过程中，我们验证了单缝衍射的光强分布理论。
七、实验注意事项1. 实验过程中，确保光源、透镜和屏幕之间的距离合适；2. 注意调整光电传感器位置，使其对准衍射图样；3. 记录数据时，注意准确无误；4. 实验结束后，清理实验器材，保持实验室卫生。
夫琅和费单缝衍射实验报告
夫琅和费单缝衍射实验报告实验报告：
夫琅和费单缝衍射实验
一、实验目的：
通过夫琅和费单缝的衍射现象，验证光的波动性质。
二、实验器材：
激光器、双缝板、单缝板、衍射板、光屏、尺子、直尺、三角板。
三、实验原理：
夫琅和费单缝衍射实验是利用激光经过一个或两个缝孔，辐射到一个屏上的现象，表现出光的波动性质。
激光经过双缝板、单缝板后，发生衍射现象，在衍射板上生成干涉条纹，实现波向斑点的转换。
四、实验步骤：
1. 使用双缝板调整激光水平，使激光垂直射向光屏。
2. 改变双缝板缝隙宽度，观察干涉条纹的变化。
3. 更换单缝板进行实验，比较单缝板和双缝板的差异。
4. 改变激光入射角度，观察干涉条纹的变化。
5. 用三角板测量干涉条纹的间距、夹角等。
6. 用尺子测量双缝板、单缝板等器材参数。
五、实验结果：
1. 通过观察干涉条纹，验证了光的波动性质。
2. 在双缝板和单缝板的实验中，发现干涉条纹的变化规律不同。
3. 据测量数据，计算出光波长和光的速度等参数。
六、结论：
夫琅和费单缝衍射实验验证了光的波动性质，同时也进一步探
索了光的相关参数和特性。
实验结果表明，激光经过双缝板和单
缝板后，出现了不同的衍射现象，干涉条纹呈现出明显的变化规律。
通过修正和分析实验数据，成功计算出了光波长和光的速度
等参数。
实验的成功实现将为进一步深入研究和应用光学提供了
重要基础和方向。
实验：双缝夫琅禾费衍射-实验报告
实验： 双缝夫琅禾费衍射一．实验目的1.观察现象，再现历史著名的具有划时代意义的杨氏双缝实验第一次就是用双孔来完成的。
2.通过观察到的衍射图案确认双孔衍射实际是单孔衍射与双孔干涉合成的结果。
二．实验原理双孔夫琅和费衍射在观察屏上的光强分布为：I=41I cos 2π/λdsin θ.其中，1I 为单孔夫琅和费衍射因子，并且1I =0I [2xx J 1）（]，x=2πa/λ·sin θ，其中d ：双孔中心距离；a ：孔半径；1J （x ）：一阶贝赛尔函数；λ：波长；θ：衍射角。
双孔干涉条纹：平行、等间隔的条纹是双孔干涉的结果—部分再现了杨氏双孔干涉。
双孔干涉极大满足dsin θ=m λ，相邻两个明纹或暗纹之间的距离为：∆y=λL/d ，其中， L 为双孔到屏幕的距离。
单圆孔衍射的影响：同心圆即为单孔衍射，图像中心亮斑称为艾里斑（Airy disk ）。
θ0为艾里斑的半角宽度（中心到第一暗环）。
θ0=1.22λ/D ，D=2a 为圆孔直径。
杨氏双孔干涉实验：英国物理学家托马斯·杨最先在1801年得到两列相干的光波，并且以明确的形式确立了光波叠加原理，用光的波动性解释了干涉现象。
他用强烈的单色光照射到开有小孔0S 的不透明的遮光板上，后面置有另一块光阑，开有两个小孔S1和S2。
在后面的观察屏看到了明暗相间的条纹。
双孔夫琅和费衍射特点：杨氏双孔干涉实验假设孔的尺寸很小（可视作点光源）， 在观察屏上看到的只是等间距的干涉条纹。
居家实验中，孔的尺寸不能忽略，我们可以看到单孔衍射和双孔干涉的图案同时清晰存在，如图所示，其中,同心圆环是衍射图案，等间距直线条纹即为双孔干涉图案。
三．实验主要步骤或操作要点1. 设计一个双孔夫琅和费衍射实验（拍照装置和衍射图）。
2. 根据双孔干涉条纹，测出相邻两个条纹间距，计算出双孔之间的距离d ：3. 测量双孔衍射图中的艾里斑直径，计算圆孔直径D 。
实验器材：1.激光笔(红光，绿光。
夫琅和费单缝衍射
夫琅和费单缝衍射夫琅和费单缝衍射⼀、⽬的要求本实验⽬的是实现夫琅和费单缝衍射，并确定缝宽与中央明纹宽度之间的函数关系。
实验要求达到：1.理解夫琅和费单缝衍射原理及其特性（画出实验光路图，并说明其特性）。
2.实现夫琅和费单缝衍射（能判断确认是夫琅和费衍射⽽不是其它）。
3.研究缝宽与中央明纹宽度之间的关系（能正确使⽤测量仪器和选择测点）。
4.制作缝宽与中央明纹宽度的关系图线。
5.⽤最⼩⼆乘法通过电⼦计算机寻找缝宽与中央明纹宽度之间的函数关系式（⽤理论和误差分析说明所得结果的正确性）。
⼆、仪器设备光具座及其附件（包括透镜、狭缝及其⽀架等）、钠光灯、测微⽬镜【见“附录六（⼀）】、读数显微镜【见“附录六（⼀）】。
三、参考书⽬1.程守洙、江之永：《普通物理学》第三册（1982年修订本），p. 40－54；2.母国光、战元龄：《光学》，p.297－302；3.兰斯别尔格：《光学》上册，p.139－148。
四、基本原理光在传播过程中遇到障碍物时（即波阵⾯受到了限制），偏离直线传播的现象称为光的衍射现象。
若将⼀点（或线）光源置于透镜L1的焦平⾯上，则透过透镜射出的是平⾏光束。
然后⽤另⼀透镜L2把这些平⾏光束会聚起来，则在透镜L2的焦平⾯上便看到了点（或线）光源的⼏何像（可与分光仪实验中望远镜⾥看到平⾏光管狭缝像作类⽐）。
如果在两透镜L1和L2之间放置⼀个障碍物——狭缝，来限制到达透镜L2上的平⾏光束⼤⼩，则由于平⾏光束遇到狭缝⽽产⽣衍射，在透镜L2焦平⾯上将出现点（或线）光源的衍射图样（注意它与⼏何像的不同）；衍射图样的中央是⼀个亮区，两侧还有对称的明暗相间区域；⽽中央亮区的宽度（⽤线光源时⼜称中央明纹宽度）和狭缝的宽度密切相关。
这种平⾏光束受狭缝限制所产⽣的衍射称为夫琅和费单缝衍射。
实验就是要研究发⽣这种衍射时的狭缝宽度与中央明纹宽度之间的关系。
五、实验指导1. 实现夫琅和费衍射的关键是必须满⾜该衍射的特征条件：只有当⼊射光和衍射光都为平⾏光时在屏上所产⽣的衍射图样才是夫琅和费衍射，除此之外均为菲涅⽿衍射。
夫琅禾费衍射实验报告
夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射班级：物理1903 姓名：王高文 学号：41721176 同组人员：修为轩实验目的：测量单缝衍射的光强分布，验证光强分布理论；观察几类夫琅禾费衍射现象，加深对光的衍射现象和理论的理解。
实验原理：A 单缝衍射光强分布 202sin uI I u ，其中sin a u；a 为单缝宽度， 为光波波长，为衍射角。
当 =0时，u=0，此时光强为最大，这是中央零级亮条纹，称为主级强。
当sin ka时，u k ，这时 I =0，出现暗条纹。
实际上 很小，可以认为sin ，即暗条纹在ka的位置出现。
其他的亮条纹所在位置：sin 1.43, 2.46 3.47a a a，，，，次级强相对于主级强的强度分别为0.047,0.017,0.008...I I B 矩形孔衍射光强分布 22022sin sin I ,I，其中sin sin a b a b；，a 和b 为矩形孔边长， 为光波波长，a 和b 为衍射角。
C 圆孔衍射光强分布 2102J u I I u，式中， 1J u 为一阶贝塞尔函数；2sin a u;a 为圆孔半径， 为光波波长， 为衍射角。
根据贝塞尔函数的性质，当u=0时，即 =0时， 00I I I .这说明圆孔衍射的中心始终是一个亮点，并且强度取最大值，其他各级次强度极大值位置：'''123sin 0.819,sin 1.333,sin 1.84a a a，，，极小值位置123sin 0.610,sin 1.116,sin 1.619a a a，，，次级强相对主级强的相对强度分别为0.0175,0.0042,0.0016...I I D 双缝或双孔夫琅禾费衍射设狭缝宽度或圆孔半径为a，两狭缝或两圆孔的间距为d，双缝 220sin ()cos u I I u ，式中sin sin a b；， 为光波波长，为衍射角。
双孔 2120'2cos 'J I I，式中 1'J 为一阶贝塞尔函数；2sin 'a，sin b， 为光波波长， 为衍射角。
夫琅禾费衍射实验详细步骤
夫琅禾费衍射实验详细步骤夫琅禾费衍射实验是一种经典的光学实验，它揭示了光的波动性质和光的衍射现象。
本文将为你详细介绍夫琅禾费衍射实验的步骤。
实验所需材料和仪器：- 激光器或单色光源- 透镜（凸透镜或平凸透镜）- 狭缝- 屏幕（白纸或观察屏）实验步骤：1. 设置实验台：将激光器或单色光源以一定的角度照射在透镜上，使光通过透镜后能够产生衍射现象。
将屏幕放在透镜的后方，用于观察衍射光的形态。
2. 调整光源位置：将激光器或单色光源的位置调整到合适的距离，使得透镜后的光在屏幕上呈现出清晰的衍射图样。
调整光源的位置能够改变衍射光的强度和形态。
3. 调整透镜位置：根据实验需要，可以调整透镜的位置来改变聚焦效果。
通过调整透镜的位置，能够改变透镜产生的衍射光的角度和位置。
4. 改变狭缝宽度：在光源和透镜之间插入狭缝，并调整狭缝的宽度。
通过改变狭缝宽度，可以改变入射光的强度和色散效果。
5. 观察和记录实验现象：在屏幕上观察衍射光的现象，并记录下不同参数下的实验结果。
可以通过改变光源位置、透镜位置和狭缝宽度，观察不同条件下衍射光的形态和变化规律。
实验注意事项：- 在进行实验时，要注意光源和透镜的稳定性，确保实验结果准确可靠。
- 在调整狭缝宽度时，要小心操作，避免损坏实验装置。
- 在记录实验结果时，尽量使用图像和文字相结合的方式，准确描述实验现象和参数变化。
通过夫琅禾费衍射实验，我们可以深入理解光的波动性质和衍射现象的规律。
实验步骤的准确执行将有助于获得可靠和准确的实验结果，为进一步的研究和探索打下基础。
夫琅禾费衍射实验要求
夫琅禾费衍射实验要求夫琅禾费衍射的研究实验仪器半导体激光器、缝、细丝、光电元件、光屏、微动读数装置、微电流计预习思考题1、什么是衍射？菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射有什么区别？2、实验中如何调节光源、衍射物和光屏等高共轴？如何满足夫琅禾费衍射条件？3、实验中如何选择光电流检流计的量程？实验内容一. 定性观察单缝的夫琅禾费衍射图案，记录图案的特征1、观察单缝的衍射图案，记录图案特征。
2、观察并记录衍射图案随缝宽的变化规律。
3、改变缝到观察屏的距离，观察并记录条纹的变化情况。
二. 测量单缝衍射的光强分布曲线1．记录狭缝零点误差。
2．选择一个缝宽，调节光路使衍射花纹清晰，对称，中央主极大宽度1cm左右，并使光电流显示最大。
从中央最大向一侧测到三级极小。
要求至少测20个数据。
注意：（1）缝与接收器间距应满足远场衍射条件。
（2）微电流计选择适当的档位。
（3）不要错过每一级的最亮点与最暗点。
（4）测量过程中接收器要保持只向一个方向移动，避免空转。
（5）注意同时记录光电流值和相应的位置。
3．测量缝到屏的距离。
4．从中央最大向另一侧测量，重复上述测量步骤。
5．记录光源波长λ。
6．测量缝宽：方法（选一种）：（1）直接读数。
（2）用透镜成像法测量，提供钠灯，f=10cm凸透镜一个，测微目镜，自行设计光路。
三. 测量细丝的直径用衍射的方法测量细丝的直径。
注意：避免激光直接照射探测器。
四. 数据处理（课后）单缝衍射：1．以sinθ为横座标，I/I0为纵座标绘制曲线。
2．利用从光强分布曲线获得的数据计算缝宽，与实际的缝宽相比较，并分析误差。
3．验证各级次极大值与中央主极大值的关系I/I0=0.047,0.017…，实验结果与此有何差距？请分析产生差距的原因。
细丝直径：1．以sinθ为横座标，I/I0为纵座标绘制曲线。
2．利用从光强分布曲线获得的数据计算细丝直径。
注意事项1、实验过程中按规定操作注意仪器的安全。
2、实验中调光路原则：等高共轴；先粗调，后微调。
实验一夫琅和费单缝衍射实验
实验一 夫琅和费单缝衍射实验1实验目的1）观察单缝夫琅和费衍射现象，加深对夫琅和费衍射理论的理解。
；2）会用光电元件测量单缝夫琅和费衍射的相对光强分布，掌握单缝夫琅和费衍射图样的特点及规律；3）探讨利用夫琅和费单缝衍射规律对狭缝缝宽等参数进行测量。
2实验仪器1）GDS-Ⅱ型光电综合实验平台主机；2） 650nm波长半导体激光光源；3）可调宽度的狭缝；4）50mm焦距的凸透镜；5）二维调整架；6）通用磁性表座；7）接收屏；8）衰减片；9）硅光电池及A/D转换装置、CCD3实验原理光束通过被测物体传播时将产生“衍射”现象，在屏幕上形成光强有规则分布的光斑。
这些光斑条纹称为衍射图样。
衍射图样和衍射物（即障碍物或孔）的尺寸以及光学系统的参数有关，因此根据衍射图样及其变化就可确定衍射物（被测物）的尺寸。
按光源、衍射物和观察衍射条纹的屏幕三者之间的位置可以将光的衍射现象分为两类：菲涅耳衍射（有限距离处的衍射）；夫琅和费衍射（无限远距离处的衍射）。
若入射光和衍射光都是平行光束，就好似光源和观察屏到衍射物的距离为无限远，产生夫琅和费衍射。
由于夫琅和费衍射的理论分析较为简单，所以先论夫琅和费衍射。
半导体激光器发出相当于平行单色光的光束垂直照射到宽度为b的狭缝AB，经透镜在其焦平面处的屏幕上形成夫琅和费衍射图样。
若衍射角为ϕ的一束平行光经透镜后聚焦在屏幕上P点，如图4.9-1所示，图中AC垂直BC，因此衍射角为ϕ的光线从狭缝A、B两边到达P点的光程差，即它们的两条边缘光线之间的光程差为ϕBC=（1）bsinp点干涉条纹的亮暗由BC值决定，用数学式表示如下：图2 单缝夫琅和费衍射图样⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+±=±=〈〈−2)12(sin 22sin sin λϕλϕλϕλk b k b b （2） 式中的±号表示亮暗条纹分布于零级亮条纹的两侧；,......2,1=k 相应为第一级，第二级，……等亮（或暗）条纹。
夫琅和费衍射实验
课程名称：物理光学实验
实验名称：夫琅禾费衍射实验
'0'0E()a a P C C ==⎰⎰，利用贝塞尔
消像差透镜
图4 夫琅禾费衍射光路图
使其探测面与透镜的距离为透镜焦距f（探测器靶面的位置与滑块
17.3mm，透镜距离滑块刻度为6mm）；
“相机图像”预览功能，预览衍射图案。
调整CCD
光强适中（不饱和，也不过弱）。
记录CCD处的衍射图案；
打开软件，点击“圆孔方孔衍射”→“捕获衍射图案”，获取夫琅禾费圆孔衍射的实
图5
图6
图7 图8
图9 2.当D=300μm时的夫琅禾费圆孔衍射
图10
图11 图12
图13 L=500μm时的夫琅禾费方孔衍射
图14
图16
图17 L=300μm时的夫琅禾费方孔衍射
图18
图19 图20
图21
六、数据处理
同数据记录
七、结果陈述：
实验得到了夫琅禾费圆孔衍射和夫琅禾费方孔衍射的实验图像。
测量了夫琅禾费圆孔衍射和夫琅禾费方孔衍射的光强分布，发现实验值和理论值符合的很好，说明夫琅禾费衍射公式的正确性。
实验得到了夫琅禾费圆孔衍射和夫琅禾费方孔衍射虚焦时的图像。
夫朗和费衍射及菲涅耳衍射(北京科技大学物理实验报告)
北京科技大学实验报告实验名称：夫朗和费衍射及菲涅耳衍射目的要求：（1）观测单缝衍射的光强分布，验证光强分布理论；（2）观察几类夫琅和费衍射现象，加深对光的衍射现象和理论的理解；（3）观察几类菲涅耳衍射现象，加深对光的衍射现象和理论的理解。
实验原理：夫琅和费衍射：光源和观察点距障碍物为无限远的衍射称为菲涅尔衍射。
在实验中只需用平行光源或发散点光源+凸透镜即可达到同样效果。
在本次实验中我们通过测量比较光电流大小来比较衍射光斑不同位置光强的大小。
单色点光源S位于透镜L0的物方焦距F0上，其发出的球面（或柱面）光波经透镜L0准直后，变为沿主轴方向传播的平面波并垂直投射在衍射屏C上，进而由透镜L将衍射屏在无限远处引起的夫琅和费衍射图样成像在L的像方焦平面上。
A单缝衍射原理图：单缝衍射的光强分布Iθ=I0×sin2uu2，其中，u=π·asinθλ。
当θ=0时光强最大，这是中央零级亮条纹，成为主极强。
当sinθ≈θ=kλa，其中k为整数时，出现暗条纹。
B矩形孔衍射矩形孔可以看做两个狭缝的正交叠置，光波不仅同时在两个正交方向上受到限制，而且在其他方向上也受到限制。
C圆孔衍射当衍射屏上的开孔非常小时，还用细激光束直接照射衍射屏，并在衍射屏后较远处的仍以垂轴平面上观察夫琅和费衍射图样。
圆孔衍射的光强分布由下式表示：Iθ=I0×[2J1(u) u]2D双缝或双孔夫琅和费衍当同一照明光照射到双缝时，屏上衍射分布是两单缝衍射复振幅分布叠加。
菲涅耳衍射：光源和接受屏或二者之一距离衍射屏为有限远时，所观察到的衍射为菲涅尔衍射。
在实验中我们使用能发射平行光的激光器+小孔扩束镜来模拟。
实验仪器：导轨（1000mm）、激光功率指示仪、二维可调半导体激光器、扩束镜、衍射元器件、一维位移架+12挡光探头、导轨滑块。
数据和数据分析处理：1.夫琅禾费单缝衍射（表一）如图所示，光电流随位置的变化和预期的一致，中央主极大左右两边各有两个次极大和极小值。
实验报告模板夫琅禾费衍射
实验报告模板夫琅禾费衍射
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【实验题目】夫琅禾费衍射
【实验记录】
1．仪器与用具
半导体激光器：波长λ=650nm
衍射板2．定性观察不同物体的夫琅禾费衍射图样
①图案呈水平排列条状短线，两边亮线长短粗细均为中央亮线的1/2。
亮线上下方分布有细条纹。
②中央亮纹最亮，两边稍暗，上下细纹最暗。
可改
③随着值增大，亮线变短变密。
主要呈十字形点阵，亮度大小均由中心向外减弱
3．测量单缝衍射的光强分布缝宽
0.08 mm 屏-缝距离
106.45 cm
背景光强
【数据处理与分析】
1．单缝衍射光强分布
*
计算：
中心亮条纹宽度=16.500 mm
计算波长660 nm 百分误差=衍射分布一级次极大与中央主极大的光强比=(I1+I2>/2I0=(0.030+0.031>/(2*0.692>=0.022b5E2RGbCAP
【总结与讨论】
已知光波波长=650nm，利用单缝衍射分布的理论与实测数据计算缝宽。
并以标准值比较，分析误差原因：
1.衍射实验仪电流读书不稳定，数据有误差。
2.实验中受其他光源影响，使得光不是标准的平行光。
报告成绩申明：
所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用途。
-全文完-。
实验：双缝夫琅禾费衍射-实验报告
实验： 双缝夫琅禾费衍射一．实验目的1.观察现象，再现历史著名的具有划时代意义的杨氏双缝实验第一次就是用双孔来完成的。
2.通过观察到的衍射图案确认双孔衍射实际是单孔衍射与双孔干涉合成的结果。
二．实验原理双孔夫琅和费衍射在观察屏上的光强分布为：I=41I cos 2π/λdsin θ.其中，1I 为单孔夫琅和费衍射因子，并且1I =0I [2xx J 1）（]，x=2πa/λ·sin θ，其中d ：双孔中心距离；a ：孔半径；1J （x ）：一阶贝赛尔函数；λ：波长；θ：衍射角。
双孔干涉条纹：平行、等间隔的条纹是双孔干涉的结果—部分再现了杨氏双孔干涉。
双孔干涉极大满足dsin θ=m λ，相邻两个明纹或暗纹之间的距离为：∆y=λL/d ，其中， L 为双孔到屏幕的距离。
单圆孔衍射的影响：同心圆即为单孔衍射，图像中心亮斑称为艾里斑（Airy disk ）。
θ0为艾里斑的半角宽度（中心到第一暗环）。
θ0=1.22λ/D ，D=2a 为圆孔直径。
杨氏双孔干涉实验：英国物理学家托马斯·杨最先在1801年得到两列相干的光波，并且以明确的形式确立了光波叠加原理，用光的波动性解释了干涉现象。
他用强烈的单色光照射到开有小孔0S 的不透明的遮光板上，后面置有另一块光阑，开有两个小孔S1和S2。
在后面的观察屏看到了明暗相间的条纹。
双孔夫琅和费衍射特点：杨氏双孔干涉实验假设孔的尺寸很小（可视作点光源）， 在观察屏上看到的只是等间距的干涉条纹。
居家实验中，孔的尺寸不能忽略，我们可以看到单孔衍射和双孔干涉的图案同时清晰存在，如图所示，其中,同心圆环是衍射图案，等间距直线条纹即为双孔干涉图案。
三．实验主要步骤或操作要点1. 设计一个双孔夫琅和费衍射实验（拍照装置和衍射图）。
2. 根据双孔干涉条纹，测出相邻两个条纹间距，计算出双孔之间的距离d ：3. 测量双孔衍射图中的艾里斑直径，计算圆孔直径D 。
实验器材：1.激光笔(红光，绿光。
实验八多缝夫琅和费衍射实验
实验八 多缝夫琅和费衍射实验【实验目的】1. 了解光的衍射特性以及多缝夫琅和费衍射原理2. 自选、自学、自做，独立完成实验操作，培养实践能力和创新精神3. 观察多缝夫琅和费衍射花样曲线并对各种现象进行正确解释【仪器用具】He-Ne 激光器，衍射装置（如图），光电传感器、扫描驱动器及接口，光具座，放大镜，计算机(分辨率达到1024×768，CPU300Hz ，32M 内存，4MAGP 显示卡，Windows95以上操作系统，10M 硬盘剩余空间，一个空闲的串行设备接口)【实验内容】（一） 实验原理多缝夫琅和费衍射事实上是由多个单缝夫琅和费衍射在远场条件下叠加，即在衍射基础上引入缝间干涉的调制形成的。
我们可以采用振幅矢量法或复振幅叠加法得到多缝夫琅和费衍射的光强公式：vNv u u I I p sin sin sin 22220∙=其中u u 22sin 称为衍射因子，vNv sin sin 22称为干涉因子，λθπsin a u =为单缝边缘光束在θ衍射方向上相位差之半，λθπsin d v =为相邻单缝在θ衍射方向上相位差之半。
a 为单个狭缝的宽度，d 为相邻的狭缝间距，N 为缝数.多缝夫琅和费衍射光强受衍射和干涉两个因素的制约。
因此，两因子中任一因子为零，光强都会为零。
对于干涉因子，当θ满足λθk d =sin ⑴（光栅方程）时，为干涉主极大。
我们可以推出相邻干涉主极大之间有N-1个干涉极小，N-2个干涉次极大。
特别的，当N=2时，不存在干涉次极大。
对于衍射因子，当λθk a '=sin ⑵时，衍射因子为零，光强亦为零。
既使该方向为干涉极大，光强仍为零。
由方程⑴⑵联立可知k ad k '=，即第k 级干涉主极大被第k '级衍射极小调制掉了，不出现在衍射图样中。
我们称这种现象叫做缺级。
总之，光栅光强是多光束干涉被单缝衍射调制的结果。
下图1是计算机采集实验数据的原理示意图：其中传感器上的接收器中央圆孔为感光孔，当探测到光信号照射到上面时，该感光孔就将光信号输入到传感器，传感器将衍射图样中的光强值以一定的比例转换成与之对应的电压图1值输入接口电路。
夫琅禾费衍射实验报告
d sin u 0 的地方， du u
除了在 u 0 处出现衍射主极强外，还在一系列位置上出现衍射的 次极强。利用图解法求解超越方程 u
3
tan u 的解，即可得到次极
sin 1.43 ,2.46 ,3.47 。 强的位置： a a a
2
2
表示衍射光场任意方向的相对光强。
单缝衍射光强分布的特点： 单缝的夫琅禾费衍射图样的中心有一 个主极强(零级衍射斑)，两侧都有一系列次极强和暗斑。主极强出现 在 sin
0 的地方， 原因是到这里的各条衍射光线有相同的
相位，它们相干叠加的结果具有最大的光强。 几何光学中的光线就是零级衍射线， 几何光学中的象点就是零级 衍射斑的中心。 在单缝衍射因子具有极大值的地方， 即在
0 ，衍射斑几
0 时的短波极限。
，
2
三、多缝的夫琅禾费衍射光强分布
对 多
2
缝
当
光
正
入
射时，有源自： sin u I I 0 u
sin N sin
d sin , 。多出来的因子是由于 N 个等
宽 a、等间距 d 的平行狭缝之间存在光干涉效应，影响了光强分布。
二、三缝衍射 绝对位置/mm 主极强 干涉一级亮纹（左） 干涉一级亮纹（右） 衍射一级暗纹（右） 11.510 6.220 16.795 23.845 相对光强 3913 1729 1720 2
探测器位置 z1=(164.0-4.0)mm=161.0mm,单缝位置 z2=920.0mm.
6
[数据处理]
[实验题目]
夫琅禾费衍射的定量研究
用夫琅禾费衍射实验测量角度的方法与误差分析
用夫琅禾费衍射实验测量角度的方法与误差分析夫琅禾费衍射实验是一种用于测量物体表面形貌的方法。
它基于光的衍射现象，通过测量衍射光的角度变化来确定物体的表面结构。
本文将介绍夫琅禾费衍射实验测量角度的方法以及误差分析。
一、夫琅禾费衍射实验测量角度的方法夫琅禾费衍射实验常用的装置是夫琅禾费衍射仪，它由一束单色光源、一个狭缝、一个透镜和一个屏幕组成。
具体操作方法如下：1. 准备工作：将夫琅禾费衍射仪放置在光线较暗的环境中，确保实验台稳定。
2. 调整光源：将光源调至适当亮度，光源的位置和角度需固定。
3. 调整狭缝：使用狭缝调整光线的强度和方向，并使狭缝的宽度适当。
4. 调整屏幕：将屏幕放置在适当位置，确保其与狭缝和透镜的距离合适。
5. 观察衍射图案：当光通过透镜和狭缝后，会在屏幕上形成衍射图案。
用肉眼或显微镜观察衍射图案，并确定其中的明亮和暗区域。
6. 测量角度：使用标尺或角度测量仪，测量明暗区域的夹角或角度。
二、误差分析在夫琅禾费衍射实验中，测量角度时可能存在误差，主要源于以下因素：1. 光源的稳定性：光源的亮度和角度必须保持稳定，否则会影响衍射光的角度测量。
2. 狭缝的调整误差：狭缝的宽度和方向的微小变化会导致衍射图案发生改变，从而影响角度测量的准确性。
3. 观察误差：由于观察者的视角和观察条件的不同，可能会对衍射图案的边缘位置产生误判，进而影响角度测量的准确性。
4. 测量仪器的误差：使用的测量工具（如标尺或角度测量仪）本身存在一定的测量误差，需要在实验中进行校准和调整。
为减小这些误差，可以采取以下方法：1. 使用稳定的光源：保持光源的亮度和角度稳定，可以选择使用激光光源来提高光源的稳定性。
2. 精细调整狭缝：使用微调装置来调整狭缝的宽度和方向，以确保衍射图案的稳定性。
3. 多次观察取平均值：进行多次观察，取多个测量值的平均，可以减小观察误差和个别极端误差对结果的影响。
4. 选择精密测量仪器：选用精密的角度测量仪或使用更精确的测量方法，如数字图像处理等，以提高测量的准确性。
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夫琅禾费衍射的研究
实验仪器
半导体激光器、缝、细丝、光电元件、光屏、微动读数装置、微电流计
预习思考题
1、什么是衍射？菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射有什么区别？
2、实验中如何调节光源、衍射物和光屏等高共轴？如何满足夫琅禾费衍射条件？
3、实验中如何选择光电流检流计的量程？
实验内容
一. 定性观察单缝的夫琅禾费衍射图案，记录图案的特征
1、观察单缝的衍射图案，记录图案特征。
2、观察并记录衍射图案随缝宽的变化规律。
3、改变缝到观察屏的距离，观察并记录条纹的变化情况。
二. 测量单缝衍射的光强分布曲线
1．选择一个缝宽，调节光路使衍射花纹清晰，对称，使光电流显示最大。
从中央最大向一侧测到三级极小。
要求至少测20个数据。
注意：（1）缝与接收器间距应满足远场衍射条件。
（2）微电流计选择适当的档位。
（3）不要错过每一级的最亮点与最暗点。
（4）测量过程中接收器要保持只向一个方向移动，避免空转。
（5）注意同时记录光电流值和相应的位置。
2．测量缝到屏的距离。
3．从中央最大向另一侧测量，重复上述测量步骤。
4．记录光源波长 。
5．测量缝宽：
方法（选一种）：
（1）用读数显微镜测量。
（2）用透镜成像法测量，提供钠灯，f=10cm凸透镜一个，测微目镜，自行设计光路。
三. 测量细丝的直径
用衍射的方法测量细丝的直径。
注意：避免激光直接照射探测器。
四. 数据处理（课后）
单缝衍射：
1．以sinθ为横座标，I/I0为纵座标绘制曲线。
2．利用从光强分布曲线获得的数据计算缝宽，与实际的缝宽相比较，并分析误差。
3．验证各级次极大值与中央主极大值的关系I/I0=0.047,0.017…，实验结果与此有何差距？请分析产生差距的原因。
细丝直径：
1．以sinθ为横座标，I/I0为纵座标绘制曲线。
2．利用从光强分布曲线获得的数据计算细丝直径。
注意事项
1、实验过程中按规定操作注意仪器的安全。
2、实验中调光路原则：等高共轴；先粗调，后微调。
课后问题
1、你还能利用什么光学原理来测量细丝直径？
2、（选做）查阅资料并结合实验中衍射现象，分析总结巴俾涅(babinet)原理。