实验报告-光衍射相对光强分布
衍射光强分布的测实验报告
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 ,衍射体至观察屏之间的距离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，为衍射角，其在观察屏上的位置为，离屏幕中心的距离为 =，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
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
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。
实验13 单缝衍射的相对光强分布-to学生
1．单缝夫琅和费衍射 单缝夫琅和费衍射如图 1 所示。光源 S 置于透镜 L1 的焦面上，出射后变成平行光
验过程中，只要 AP0 与 OP0 的差远远小于一 个波长 λ ，就可认近似认为该条件满足， 即
⎛ ( AP0 − OP0 ) = ⎜⎜⎝
Z2
+
( a )2 2
−
Z
⎞ ⎟⎟⎠
因 Z a ，有
λ （2）
图 3 激光光源单缝衍射
即：
Z 2 + a2 − Z ≈ Z (1+ a2 ) − Z = a2 λ
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中山大学理工学院、东校区实验中心编制
实验 13 单缝衍射的相对光强分布
2. 检测光功率计的读数与入射光强的线性关系
白光点光源位置：
， 光探头初始位置：
位置 Z / mm 光功率 P/µW 位置 Z / mm 光功率 P/µW 位置 Z / mm 光功率 P/µW 位置 Z / mm 光功率 P/µW
Iθ
=
I0
sin2 (π a sinθ λ
)
(π a sinθ )2 λ
（1）
其中 λ 为入射光波长，θ 为衍射角， I0 为 P0 处的光强，称为主极大。
图 1 单缝夫琅和费衍射光路图
根据上式可画出单缝衍射的光强分布曲线如图 2 所
示。从曲线上可以看出：
（1）当θ = 0 时，光强有最大值 I0 ，称为主极大，大 部分能量落在主极大上。
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。
实验五 单缝衍射的相对光强分布
3．对于任意两条相邻暗条纹，其衍射角的差
，即暗条纹是以P0为中心，等间隔 地、左右对称地分布的。 4．位于两相邻暗条纹之间的是各级亮条纹， 它们的宽度是中央亮条纹宽度的二分之一。 这些亮条纹的的光强最大值称为次极大。用 衍射角表示这些次极大的位置为
a
值为
1.43 , 2.46 , 3.47 ,
由惠更斯一菲涅耳原理可推得，单缝衍射图
像的光强分布规律为
a sin u (1) 为衍射光与光轴 其中，a为单缝的宽度， OP0 的夹角——衍射角。当 =0时，I=I0 (2) 这是与光轴平行的光线会聚点(中央亮条纹的 中心点)的光强，是衍射图像中光强的极大值， 称为中央主极大。
sin u I I0 , 2 u
2
当
asin =Kλ(K=±1，±2，±3，…) (3a) u k , I 0 ，即为暗条纹。与此衍射 时，则“ 角很 对应的位置为暗条纹的中心。实际上 小，因此上式可改写成
K a
xk k L
又由图看出，K级暗条纹对应的衍射角为
1.43 , 2.46 , 3.47 ,
a a a
和
I 0.047, 0.017, 0.008, I0
所列的理论值比较。
6．对比和分析测得的两条相对光强分布曲 线，归纳单缝衍射图像的分布规律和特点。
(三)观察细丝、圆孔、矩形孔的衍射图象 以细丝、圆孔、矩形孔代替单缝，观察它们
a a a
它们的相对光强分别为
I 0.047, 0.017, 0.008, I0
实验内容 按夫琅和费衍射的要求，布置和调整各 光学元件.如用激光作光源，投射于宽度 可调的单缝上。当显示衍射图像的屏离 单缝甚远( L>>a)时，透镜L2可以省略。
实验五单缝衍射的相对光强分布解读
实验五单缝衍射的相对光强分布解读单缝衍射是物理学中比较经典的实验之一，通过单缝衍射实验可以测定光波长、单缝宽度等。
本次实验中，我们通过单缝衍射研究得到了一系列的曲线，这些曲线反映了在不同条件下，单缝衍射实验的相对光强分布情况。
接下来，我们将对这些曲线进行分析和解读。
首先，我们需要了解一下单缝衍射实验的基本原理。
单缝衍射是指在单个小孔或细缝处，光束经过后沿着直线传播并发生衍射现象。
按照赫兹级数的解释，衍射是指当波传播遇到障碍物时，障碍物对波面的形状进行改变，从而令波沿不同方向传播。
如果单缝宽度与光波波长相当，那么在单缝后方，将出现明暗相间的干涉条纹，这些条纹就是单缝衍射图样。
下面，我们来看看本次实验得到的几组数据（下图）。
在这些图中，横坐标表示的是x 值（单位为mm），这个值表示的是在横向位置上与单缝的距离。
而纵坐标表示的是相对光强，也就是说，这个值表示了光强的大小与最大值之间的比值。
在这些曲线中，最明显的是中心峰，这个峰的位置就是x的轴线上与单缝平行的位置。
另外，我们还可以看到一系列的副峰，这些峰分布在中心峰两侧以及延伸出去，而幅度逐渐减小。
这些副峰的出现，说明了单缝衍射图样呈现的是明暗相间的条纹。
接下来，我们需要解释一下这些曲线所反映的现象。
首先，我们可以看到，在不同的参数下，实验得到的曲线是存在差异的。
比如，在缝宽为0.05mm，波长为640nm时，中心峰最高，副峰数量最多且幅度最小。
在另一个参数下，曲线可能会呈现出不同的形态。
这个可以理解为，在不同参数下，单缝衍射实验表现出了不同的特征，或者说，这些参数会对单缝衍射实验的结果产生影响。
另外，我们还可以看到，在中心峰的两侧，幅度逐渐减小，峰的数量也逐渐增多。
而且，这些副峰分布不是均匀的，而是存在一定的规律性。
这些副峰的产生，是由于光波在通过单缝后发生了干涉现象。
在主峰两侧，各个光子的波形相互叠加，而在中央位置，各个光子波形相加。
这种干涉现象，就造成了在主峰两侧的幅度逐渐减弱，而在中央位置，光强最大的情况。
光强分布的测量
光强分布的测量实验一、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。
4．验证马吕斯定律。
二、实验原理如图1所示，图1 夫琅禾费单缝衍射光路图与狭缝E 垂直的衍射光束会聚于屏上P 0处，是中央明纹的中心，光强最大，设为I 0，与光轴方向成Ф角的衍射光束会聚于屏上PA 处，PA 的光强由计算可得：式中，b 为狭缝的宽度，λ为单色光的波长，当0=β时，光强最大，称为主极大，主极大的强度决定于光强的强度和缝的宽度。
当πβk =，即：220sin ββI I A =)sin (λφπβb =bKλφ=sin ），，，⋅⋅⋅±±±=321(K时，出现暗条纹。
除了主极大之外，两相邻暗纹之间都有一个次极大，由数学计算可得出现这些次极大的位置在β=±1.43π，±2.46π，±3.47π，…，这些次极大的相对光强I/I0依次为0.047，0.017，0.008，…图2 夫琅禾费衍射的光强分布夫琅禾费衍射的光强分布如图2所示。
图3 夫琅禾费单缝衍射的简化装置用氦氖激光器作光源，则由于激光束的方向性好，能量集中，且缝的宽度b 一般很小，这样就可以不用透镜L 1，若观察屏（接受器）距离狭缝也较远（即D 远大于b ）则透镜L2也可以不用，这样夫琅禾费单缝衍射装置就简化为图3，这时，由上二式可得三、实验装置激光器座、半导体激光器、导轨、二维调节架、一维光强测试装置、分划板、可调狭缝、平行光管、起偏检偏装置、光电探头、小孔屏、数字式检流计、专用测量线等。
Dx /ta n s i n =≈φφxD K b /λ=图4 衍射、干涉等一维光强分布的测试四、实验步骤1. 接上电源（要求交流稳压220V ±11V ，频率50H Z 输出），开机预热15分钟；2. 量程选择开关置于“1”档，衰减旋钮顺时针置底，调节调零旋钮，使数据显示为－.000； （一）单缝衍射一维光强分布的测试1、 按图4搭好实验装置。
单缝衍射实验实验报告
单缝衍射实验一、实验目的1.观察单缝衍射现象，了解其特点。
2.测量单缝衍射时的相对光强分布。
3.利用光强分布图形计算单缝宽度。
二、实验仪器He-Ne激光器、衍射狭缝、光具座、白屏、光电探头、光功率计。
三、实验原理波长为λ的单色平行光垂直照射到单缝上，在接收屏上，将得到单缝衍射图样，即一组平行于狭缝的明暗相间条纹。
单缝衍射图样的暗纹中心满足条件：(1)式中，x为暗纹中心在接收屏上的x轴坐标，f为单缝到接收屏的距离；a为单缝的宽度，k为暗纹级数。
在±1级暗纹间为中央明条纹。
中间明条纹最亮，其宽度约为其他明纹宽度的两倍。
实验装置示意图如图1所示。
图1 实验装置示意图光电探头（即硅光电池探测器）是光电转换元件。
当光照射到光电探头表面时在光电探头的上下两表面产生电势差ΔU，ΔU的大小与入射光强成线性关系。
光电探头与光电流放大器连接形成回路，回路中电流的大小与ΔU成正比。
因此，通过电流的大小就可以反映出入射到光电探头的光强大小。
四、实验内容1.观察单缝衍射的衍射图形；2.测定单缝衍射的光强分布；3.利用光强分布图形计算单缝宽度。
五、数据处理★(1)原始测量数据将光电探头接收口移动到超过衍射图样一侧的第3级暗纹处，记录此处的位置读数X（此处的位置读数定义为0.000）及光功率计的读数P。
转动鼓轮，每转半圈（即光电探头每移动0.5mm），记录光功率测试仪读数，直到光电探头移动到超过另一侧第3级衍射暗纹处为止。
实验数据记录如下：将表格数据由matlab拟合曲线如下：★ (2)根据记录的数据，计算单缝的宽度。
衍射狭缝在光具座上的位置 L1=21.20cm.光电探测头测量底架座 L2=92.00cm.千分尺测得狭缝宽度d’=0.091mm.光电探头接收口到测量座底座的距离△f=6.00cm.则单缝到光电探头接收口距离为f= L2 - L1+△f=92.00cm21.20cm+6.00cm=76.80cm. 由拟合曲线可读得下表各级暗纹距离：各级暗纹±1级暗纹±2级暗纹±3级暗纹距离/mm 10.500 21.500 31.200单缝宽度/mm 0.093 0.090 0.093单缝宽度计算过程：因为λ=632.8nm.由d =2kfλ/△Xi，得d1=(2*1*768*632.8*10^-6)/10.500 mm=0.093mm.d2=(2*2*768*632.8*10^-6)/21.500 mm=0.090mm.d3=(2*3*768*632.8*10^-6)/31.200 mm=0.093mm.d= (d1+ d2 +d3)/3=(0.093+0.090+0.093)/3mm=0.0920mm相对误差Er=(| d-d’|/d’) *100%=1.1%.六、误差分析1.1%的误差比较小，微小误差产生的原因有：1、L1、L2、d’均存在读取的偶然误差。
圆孔衍射相对光强分布实验报告完整版
[实验数据处理与分析]
1.菲涅尔圆孔衍射实验数据与分析
表1实验中所测数据
序号
1
2
3
亮斑位置
90cm
32cm
18cm
暗斑位置
45cm25Leabharlann m16cm图1半波带法
表2亮暗斑的理论计算区间
K
5
[实验思考题]
1.在满足远场条件下，本实验中，并没有使用透镜而获得夫琅禾费衍射图样。请简述远场条件。
答：本实验中，采用激光作为光源，因激光束的发散角很小（ ），单缝的宽度a也很小，所以采用激光束直接照射狭缝，可认为是平行光入射。[1]
图2远场条件图示
参考文献：
[1]刘希，任天航，白翠琴，马世红.夫琅禾费衍射光强的反常分布和Matlab模拟[J],物理实验Vol.33,No.8,2013
8.5
根据艾里斑直径计算公式： ，得到艾里斑直径的理论值：
表4艾里斑直径的理论值
f=74cm
孔径（mm）
0.5
0.3
0.15
艾里斑直径（mm）
2.28
3.8
7.6
f=92cm
孔径（mm）
0.5
0.3
0.15
艾里斑直径（mm）
2.8
4.8
9.4
表5相对误差分析
f=74cm
孔径（mm）
0.5
0.3
0.15
基础物理实验（Ⅱ）课程实验报告
实验2.9圆孔衍射相对光强分布
（2）实验步骤
1.参照图沿平台放置个光学元件，如果没有透镜，也可以不用透镜，调节共轴，获得衍射图样。注意检查扩束后是否为平行光。
单缝衍射的相对光强分布实验报告
单缝衍射的相对光强分布实验报告实验报告：单缝衍射的相对光强分布摘要：本实验通过单缝衍射的实验，得到了不同角度下的相对光强分布曲线，并利用其分析了单缝衍射现象的特点，探究了光的波动性质和对物体的特殊作用。
实验目的：1. 了解单缝衍射现象的特点；2. 掌握单缝衍射实验的操作方法；3. 通过相对光强分布曲线分析，初步了解光的波动性质和对物体的特殊作用。
实验仪器：光源、单缝装置、凸透镜、平行光管、读数显微镜等。
实验原理：首先，根据惠更斯原理，光的传播可以看作是由无数个点源发出并形成波前，相邻的波前之间存在干涉和衍射现象。
其次，当光通过一个宽度非常小的单缝时，光线会发生弯曲和散射，从而产生衍射现象。
单缝衍射的主要特点是，如果光的波长λ和单缝宽度d的比值很小，即λ/d<<1，那么衍射现象就会比较强烈，且衍射图案会呈现出明显的中心亮带和暗带交替的梳状图案。
同时，随着观察点到单缝距离的变化，中心亮带的宽度也会发生变化，且逐渐变窄。
实验步骤：1. 将单缝装置固定到光源之前，调整缝宽d至一定数值；2. 将平行光管调整至与单缝平行的位置，调节读数显微镜寻找衍射图案最明显的位置；3. 将凸透镜放在读数显微镜前方，调节位置和大小，使衍射图案投射得清晰明亮；4. 常数凸透镜位置不变，调节读数显微镜，改变观察点到单缝的距离，记录相对光强的数值。
实验结果：在本实验中，我们记录了观察点到单缝距离不同的5组相对光强数据，并绘制出了相应的相对光强分布曲线。
根据曲线，我们可以看出，在观察点距离单缝很近的情况下，中心亮带相对强度达到最大值，且逐渐变窄；而当观察点远离单缝时，亮带强度减弱，暗带强度增强，在适当的距离后消失。
实验分析：从本实验结果中，我们可以初步了解到光的波动性质，以及其在物体上的特殊作用。
例如，在单缝衍射中，当光通过狭窄的缝隙时，其波动性质会导致光的偏转和散射，使得原本平行的光线发生了弯曲和干涉，形成了一定的光衍射效应。
单缝衍射的相对光强分布完整实验报告
基础物理实验（Ⅱ）课程实验报告实验2.10 单缝衍射相对光强分布为了使实验数据不超出光功率计的量程。
分析：计算各次极大光强与主极大光强的比值：（由于实验误差造成左右两边的次极大值并非完全相等，下表计算各次极大值所占主极大值的比例，+号代表右边，-号代表右边，例如：-2代表左边第二个次极大值处）表1 各次极大光强占主极大光强的比例的实验值次极大位置-2 -1 1 2 所占主极大的比例0.015 0.039 0.037 0.015表2 各次极大光强占主极大光强的比例的理论值[1]次极大位置-2 -1 1 2所占主极大的比例0.017 0.047 0.047 0.017表3 相对误差分析次极大位置-2 -1 1 2 所占主极大的比例0.015 0.039 0.037 0.015 相对误差-11.76% -17.02% -21.28% -11.76% 备注：上表中+号表示实验数据比理论值大，-号表示实验数据比理论值小。
从表3中可以看出，实验所测得的个次极大值与理论值有一定的误差，普遍比理论值偏小，尤其是第一个次极大值与理论值误差较大。
本实验采用的是氦氖激光光束作为光源，波长为632.8nm，狭缝宽度小于0.55mm，实验中单缝与光功率计探头的距离为0.94m，足够满足原场条件。
误差分析：1.实验中利用光功率计读书时，显示的读书不能稳定，采取数据时可能会产生一定的误差；2. 实验数据只有一组，应该在主极大光强一定的情况下，多测几组数据以减小误差；3.在实验室做实验的小组众多，难免有其它杂光对本实验造成干扰；4.从第3题的图中可以看出，实验中所用的光功率计并非严格工作在线性区间，读出的光功率并不完全准确；5.由于实验进行的时间长达两个小时，由此对激光器光源的稳定性可能会造成一定的影响。
[2]通过上图可以看出，实验中测得的白光光强与距离平方的倒数并非为严格线性关系。
具体表现在：当光功率计示数小于85时，光强与距离平方的倒数的关系接近于一条直线；当光强大于85时，光功率计不再工作在严格的线性区了，并且测得值比线性理论值要小。
单缝和单丝衍射光强分布实验报告
单缝和单丝衍射光强分布实验报告实验目的，通过实验观察单缝和单丝衍射光强分布，验证光的波动性质。
实验仪器，He-Ne激光器、单缝和单丝衍射装置、光电倍增管、光电功率计、直流稳压电源等。
实验原理，当光线通过狭缝或细丝时，由于光的波动性质，会出现衍射现象。
衍射光强分布与狭缝或细丝的宽度、光波长以及观察点的距离等因素有关。
实验步骤：1. 调节激光器，使其发出稳定的单色光；2. 将单缝或单丝装置放置在光路上，调节其位置和宽度；3. 将光电功率计和光电倍增管放置在观察点处，记录光强数据；4. 调节观察点的位置，记录不同位置的光强数据；5. 根据实验数据，绘制单缝和单丝衍射光强分布曲线。
实验结果：通过实验数据处理和分析，我们得到了单缝和单丝衍射光强分布曲线。
在实验中，我们发现随着观察点距离狭缝或细丝的增加，光强呈现出周期性的变化。
当观察点位于衍射中央最亮处时，光强最大；而当观察点位于衍射暗纹处时，光强几乎为零。
同时，我们还观察到了衍射角度与光强分布之间的关系，验证了衍射现象与波动性质的关联。
实验讨论：通过本次实验，我们验证了光具有波动性质，能够产生衍射现象。
实验结果与理论预期相符合，证明了光的波动性质对衍射现象的影响。
同时，我们还发现了单缝和单丝衍射的特点，不同宽度和波长的光线在衍射过程中呈现出不同的光强分布规律，这为进一步研究光的波动性质提供了重要参考。
结论：本实验通过观察单缝和单丝衍射光强分布，验证了光的波动性质。
实验结果表明，光线通过狭缝或细丝时会产生衍射现象，光强分布呈现出特定的规律。
这一实验结果对于深入理解光的波动性质具有重要意义。
实验总结：通过本次实验，我们深入了解了光的波动性质及其在衍射现象中的表现。
同时，实验过程中我们也发现了一些问题，如实验装置的调节和测量误差等，这些问题需要我们进一步改进和完善。
总的来说，本次实验取得了良好的实验结果，为我们进一步研究光的波动性质提供了重要的实验基础。
参考文献：1. 张三, 李四. 光学实验指导. 北京: 科学出版社, 2008.2. 王五, 赵六. 光学实验技术手册. 上海: 上海科学技术出版社, 2010.感谢实验组的支持和帮助，使本次实验取得了圆满成功。
[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](https://img.taocdn.com/s3/m/fd6bd7ad112de2bd960590c69ec3d5bbfd0adaf1.png)
[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。
光强分布实验报告
• 我们先承认光是一种波那么：
• 单色平行光垂直入射到一定缝宽的 单缝上，单缝所在处的波面上的所 有子波源向各个不同方向发射子波， 形成衍射角，来自不同子波源，但 衍射角相同的平行衍射光线经透镜 后汇聚在其后焦平面处的屏幕上一 点，城现出一组明暗相间按一定规 律分布的衍射条纹。
测出此时的光强值I’。 • 4. 逐步调节激光器与垂直于反射镜所在直
线的距离a的大小，求得相应入射角的大小， 从而测的对应的反射光强值，
1.2 1
0.8 0.6 0.4 0.2
0 61.6 62.9 64 65 66 67.4 68.6 69.7 70.7 71.6 72.4 73.1 73.8 74.5
返回
• 转动光源，使光源出射光束与 单缝和光电探头位于一条水平 线上，并观察在光屏上是否形 成衍射图样
• 光电探头起始点10CM，并沿衍 射图像展开方向以一定间隔 （约0.5毫米）单向对衍射图像 的光强分布逐点地进行测量， 并在检流计上读出相应的光电
1.2
1
0.8
0.6
单缝衍 射
系列
0.4
0.2
那么光呢，也会发生吗？
理论基础
波在传播过程中遇到障碍物时， 将发生衍射现象，其波阵面的几何 形状和波的传播方向均发生改变， 衍射现象明显与否，和障碍物的尺 寸有关。
水面的波纹我们都很熟悉 ，下 面是水波的衍射现象：
试验目的
• 1． 观察单缝衍射现象验证光的波 动性。
• 2． 掌握利用光电元件对光强进行 相对测量的方法。
版铱学
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单缝衍射的相对光强分布实验报告
单缝衍射的相对光强分布实验报告单缝衍射的相对光强分布实验报告摘要：本实验旨在研究单缝衍射的相对光强分布，通过实验测量和数据分析，得出了单缝衍射的特点和规律。
实验结果表明，单缝衍射的光强分布呈现明显的夫琅禾费衍射图样，且光强在中央最亮，两侧逐渐减弱。
实验结论对于理解光的衍射现象和光学理论具有重要意义。
引言：光学衍射是光通过物体边缘或孔径时发生偏折和干涉的现象。
其中，单缝衍射是研究光学衍射的基本实验之一。
通过研究单缝衍射的相对光强分布，可以了解光的波动性质以及光的传播规律。
本实验通过实验测量和数据分析，旨在探究单缝衍射的特点和规律。
实验装置：本实验使用的装置主要包括：激光器、单缝光栅、光屏、光电二极管、光电转换器等。
激光器作为光源，发出单色、单频的光线；单缝光栅用于产生单缝衍射；光屏用于接收和记录衍射光的分布情况；光电二极管和光电转换器用于将光信号转化为电信号，并进行数据采集和分析。
实验步骤：1. 将激光器置于实验台上，并调整角度，使激光束垂直射向单缝光栅。
2. 将光屏放置在激光束的远离光源的一侧，并调整光屏的位置，使得光屏与光源和单缝光栅之间保持一定的距离。
3. 打开激光器，使激光通过单缝光栅，产生衍射现象。
同时，将光电二极管和光电转换器连接到计算机上，进行数据采集。
4. 在计算机上打开数据采集软件，开始记录光强数据。
将光屏沿着水平方向移动，每隔一定距离记录一次光强数据，直到记录完整个衍射图样。
5. 关闭激光器，停止数据采集，保存数据。
实验结果与分析：通过数据采集软件记录的光强数据，我们得到了单缝衍射的相对光强分布图。
图中，横轴表示光屏上的位置，纵轴表示相对光强。
实验结果显示，单缝衍射的光强分布呈现明显的夫琅禾费衍射图样。
在中央位置，光强最强；而在两侧，光强逐渐减弱。
此外，光强分布图中还存在着一系列的明暗条纹，这是由于光的干涉现象所引起的。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 单缝衍射是光通过单缝光栅时产生的衍射现象，光线会在缝口处发生偏折和干涉。
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。
《光的衍射》大学物理实验报告(有数据)
3.5光的衍射一、实验目的（1）观察单缝衍射现象（2）测定单缝衍射的相对光强分布（3）应用单缝衍射的分布规律测定单缝的宽度二、实验仪器GSZ-Ⅱ光学平台（配有光具座、氦氖激光器及电源、狭缝、光电转换器、观察屏、数字式灵敏检流计等）。
三、实验原理（1）光的衍射：光在传播的过程中遇到障碍物会绕过障碍物继续传播，到达沿直线传播所不能到达的区域，并形成明暗条纹。
只有当障碍物的线度和光波的波长可以相比拟时，衍射现象才明显地表现出来。
（2）根据光源和观察屏到障碍物的距离的不同可以把衍射现象分为两大类。
菲涅尔衍射/近场衍射：光源与观察屏之间的距离或光源与障碍物之间的距离是有限的；夫琅禾费衍射/远场衍射：光源到障碍物的距离及观察屏到障碍物之间的距离都为无限大，即平行光入射、平行光出射。
单缝衍射光强分布图四、实验步骤1.观察夫琅禾费单缝衍射现象安排实验光路，调节各光学元件至等高同轴，是激光束垂直照射单缝，调节单缝的宽度和观察屏到单缝的距离使观察屏上出现清晰明显的衍射条纹，然后进行以下操作：（1）改变单缝宽度，观察并记录衍射条纹的变化规律（2）改变单缝到观察屏之间的距离，观察并记录衍射条纹的变化规律（3）移去观察屏，换上光电转换器，是数字是灵敏检流计与之相连。
调节光电转换器的移位螺钉，测出中央极大光强I o和k=∓1,∓2,∓3级的次级大光强=0.047,0.017,0.008。
I k,检验理论结果I kI o（4）观察夫琅禾费圆孔衍射现象。
理论结果表明，夫琅禾费单缝衍射的∓1级次级大光强还不到主极大光强的百分之五。
当数字式灵敏检流计的数字显示为“1”时，表示此时已超出检流计量程，需减小单缝的宽度或者让光电转换器远离单缝。
2.观察菲涅尔单缝衍射现象安排好实验光路，在激光与单缝之间插入一扩束镜使激光束发散后照射单缝产生菲涅尔衍射。
调节单缝宽度和观察屏到单缝的距离使观察屏上出现清晰明显的衍射条纹，然后进行：（1）改变缝宽，观察并记录衍射条纹的变化规律。
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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实验报告
姓名：张少典班级：F0703028 学号：5070309061 实验成绩：
同组姓名：林咏实验日期：2008/03/10 指导老师：批阅日期：
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 光衍射相对光强分布的测量
【实验目的】
1．掌握在光学平台上组装、调整光的衍射实验光路；
2．观察不同衍射元件产生的衍射，归纳总结单缝衍射现象的规律和特点；
3．学习利用光电元件测量相对光强的实验方法，研究单缝和双峰衍射中相对光强的分布规律；
4．学习微机自动控制测衍射光强分布谱和相关参数。
【实验原理】
1．衍射光强分布谱
由惠更斯——菲涅耳原理可知，单缝衍射的光强分布公式为
,
当j=0时，Ij=I0
这是平行于光轴的光线会聚处——中央亮条纹中心点的光强，是衍射图像中光强的极大值，称为中央主极大。
当asinj= kl ，k = ±1，±2，±3，……
则u = kπ, Ij = 0, 即为暗条纹。
与此衍射角对应的位置为暗条纹的中心。
实际上j 角很小，因此上式可改写成
由图1也可看出，k级暗条纹对应的衍射角
故
由以上讨论可知
（1）中央亮条纹的宽度被k = ±1的两暗条纹的衍射角所确定，即中央亮条纹的角宽度为。
（2）衍射角j 与缝宽a成反比，缝加宽时，衍射角减小，各级条纹向中央收缩；当缝宽a 足够大时（a>>l）。
衍射现象就不显著，以致可略去不计，从而可将光看成是沿直线传播的。
（3）对应任意两相邻暗条纹，其衍射光线的夹角为，即暗条纹是以点P0为中心、等间隔、左右对称地分布的。
（4）位于两相邻暗条纹之间的是各级亮条纹，它们的宽度是中央亮条纹宽度的1/ 2。
这些亮条纹的光强最大值称为次极大。
用衍射角表示这些次极大的位置分别为
(7)
与它们相应的相对光强度分别为
(8)
【实验数据记录、结果计算】
数据记录
1、激光波长：=632.8nm
2、单缝到接收器之间的距离：L=723.7mm
3、用读数显微镜读取狭缝的宽度:
读取三组数据：
4、主极大位置：98.00mm，主极大光强：1161.8
5、次极大位置和相对光强值：
6、暗条纹的位置及强度：
数据处理与结果比较
1、中央极大的角宽度：
==0.0103
由波长和缝宽计算：△
1
由暗条纹位置计算：△
==0.0421
2
2、计算暗条纹位置并与测量值对比：
其中，上述“修正后测量值”是用测量的相对强队减去与其临近的暗条纹相对强度，以在一定程度上消除系统误差和外界灯光的影响。
结果分析
由实验数据的对比可以发现，中央极大角宽度、暗条纹位置、次极大位置的计算值均和测量值有较大误差。
经仔细分析原因，排除L的测量和光波长数据出现较大偏差的可能后，基本可以锁定为缝宽测量出现问题。
测量缝宽时在方法上没有出现大的问题，读数也没有问题。
但问题出在测出的缝宽到底是不是就是光波实际通过的缝宽？因此，回忆到实验时激光照射在临近单缝底部（而我测量的是单缝中间周围的宽度），以及在测量缝宽时发现各处缝宽相差较大的事实（当然我并没有想到各处会相差这么大，于是忽视了这一影响），可以认定，出现较大误差的原因正在于此。
进一步验证，由中央主极大的两个值发现，二者相差4倍，也就是说激光实际通过的缝宽约为测量值的四分之一，不妨暂取为0.030，再代入计算暗条纹位置，得到以下修正值：
可见，修正后的计算值与实际测量值高度接近，基本在允许的误差范围内。
代入计算次极大光强位置亦与测量位置接近。
因而确证了我对于测量失误的猜想，确实是因为测量的缝宽和激光实际通过的缝宽差了4倍左右。
正是这一极小的细节导致了最后的偏差。
可见，物理实验，尤其是以需要极其精密的光学实验“差之毫厘，谬以千里”。
希望以后有机会能够亲自实验验证这一误差猜想。
【问题思考与讨论】
1、硅光电池前的接受狭缝的宽度，对实验结果有何影响？实验时，你是如何确定他的宽度的？
缝宽如果过小，会使得衍射图样接受不完全，影响衍射图样的亮度。
而且如果接收器的位置发生了上下的偏差，过窄的缝宽会使得这一误差无法被更正和调节，而使得仪器失去作用。
缝宽如果过大，会使得外界灯光、阳光等的影响加大，从而影响测量。
将狭缝关闭即可用激光测定其宽度。
2、激光输出的光强如有变动，对单缝衍射图像的光强分布曲线有无影响？具体地说有什么影响？
如果在一次扫描的过程中光强有变动，会对单缝衍射图像的光强分布发生影响，使其偏离对称、峰值偏大或偏小，中央主极大的光强偏大或偏小，但不会影响各主极大、暗条纹的位置。
如果在一次扫描的过程中光强没有变动，但是两次扫描的光强有了变动，只会使两次的峰值不一样，但是不会影响两次的光强分布曲线。
3、如果单缝放置与水平面不垂直，对最终的图像有什么影响？
会使得图像倾斜，不再水平，但图样无变化。
在扫描图像的时候，会使得图像似乎被左
右“压缩”了，但不会影响图像的对称性（前提是图像的中心和扫描孔的中心在同一水平线上），因为扫描下来的只是图像的强度分布，倾斜后的图像上侧和下侧只要对称，光强也是
相同的。
但由于图像在竖直分量上有了分量，长度乘以COS显然会使得扫描长度变短，从而使得扫描出的图像相对正常图像在横坐标上被“压缩”了。