大学物理实验 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．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。