单缝衍射与光强测量
测量单缝衍射的光强分布
xk b
b tg1 L
1 5
L2
A
sin 1 tg1
L a b
b a L
S
0
xk
PO
B L
L a b
若要满足
L 50.00cm
a 10 m
4
9
623.8nm
在光强分布曲线图上测量出 b 的值，就可以计算出单缝的宽度
L 0.5 632.8 10 b 4 a 10
3.16 10 3 m 3.16mm
N 16
一个条纹宽度内应有
16个以上的测量点
b 3.16 15.8 0.200 0.200
课后作业:
思考题 1. 2. 3.
a 10 m ; 激光器与单缝之间的距离以及单缝
4
与光屏(一维光强测量装置)之间的距离均为 50cm
左右;实验用方向性很好, 发散角为 10 ~ 10 rad 的 H e N e 激光作光源, 这样可以满夫朗和费衍
5 3
射的远场条件，从而可省去单缝前后的两个透镜。
3. 本实验用硅光电池作光强 I 的测量器件, 硅光电池 能直接将光能转变为电能,在一定光照范围内, 光电
单缝衍射光强分布曲线的绘制
I A
一级暗纹中心
中央明纹中心
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:
a
P
根据单缝衍射生成暗纹的条件: a sin k
k 1
a sin1
sin 1
L1
0
1 是一级暗纹中心的衍射角
测量单缝衍射的光强分布.
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；
[实验报告]单缝衍射的光强分布与缝宽测量
![[实验报告]单缝衍射的光强分布与缝宽测量](https://img.taocdn.com/s3/m/d98eb3611eb91a37f1115cdc.png)
单缝衍射的光强分布与缝宽测量摘要： 本文主要介绍了通过观察单缝的夫琅和费衍射现象及其随单缝宽度变化的规律，加深对光的衍射理论的理解。
学习光强分布的光电测量方法。
利用衍射图案测定单缝的宽度。
关键词：单缝衍射；光强分布 ；光电流；单缝缝宽The Light intensity distribution of the Single-slit diffraction andthe Seam width determinationAbstract : The main purpose of the experiment is to observe the single slit Fraunhofer diffractionphenomena and single slit width with change rules, deepen the understanding of light diffraction theory. Learning light intensity distribution of photoelectric measuring method. Diffraction pattern determine the width of the single slot.Key words : Single-slit diffraction ；Light intensity distribution ；photo-current ；the seam width一、 引言单缝衍射的基本解释是光在传播过程中遇到障碍物，光波会绕过障碍物继续传播。
而所谓的夫琅禾费衍射是指光源、衍射屏和观察屏三者之间都是相距无限远的情况。
即当入射光和衍射光都是平行的情况。
其图案是一组平行于狭缝的明暗相间的条纹。
与光轴平行的衍射光束是亮纹的中心，其衍射光强为极大值。
除中央主极大外，两相邻暗纹之间有一次极大。
位置离主极大越远，光强越小。
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。
单缝衍射光强分布的测量实验报告
单缝衍射光强分布的测量实验报告物理实验报告5_测量单缝衍射的光强分布实验名称：测量单缝衍射的光强分布实验目的：a．观察单缝衍射现象及其特点；b．测量单缝衍射的光强分布；c．应用单缝衍射的规律计算单缝缝宽；实验仪器：导轨、激光电源、激光器、单缝二维调节架、小孔屏、一维光强测量装置、WJH型数字式检流计。
实验原理和方法：光在传播过程中遇到障碍物时将绕过障碍物，改变光的直线传播，称为光的衍射。
当障碍物的大小与光的波长大得不多时，如狭缝、小孔、小圆屏、毛发、细针、金属丝等，就能观察到明显的光的衍射现象，亦即光线偏离直线路程的现象。
光的衍射分为夫琅和费衍射与费涅耳衍射，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光路图如下图所示。
a. 理论上可以证明只要满足以下条件，单缝衍射就处于夫琅和费衍射区域：a2a2或L 88L式中：a为狭缝宽度；L为狭缝与屏之间的距离；?为入射光的波长。
可以对L的取值范围进行估算：实验时，若取a?1?10m，入射光是He?Ne激光，?4其波长为632.80nm，a21.6cm?2cm，所以只要取L?20cm，就可满足夫琅和费衍射的远场条件。
但实验证明，取L?50cm，结果较为理想。
b. 根据惠更斯－费涅耳原理，可导出单缝衍射的相对光强分布规律：I?(sinu/u)2 I0式中：u?(?asin?)/?暗纹条件：由上式知，暗条纹即I?0出现在u?(?asin?)/，??2?，?即暗纹条件为asin??k?，k??1，k??2，?明纹条件：求I为极值的各处，即可得出明纹条件。
令d(sin2u/u2)?0 du推得u?tanu此为超越函数，同图解法求得：u?0，?1.43?，?2.46?，?3.47?，?即asin??0，?1.43?，?2.46?，?3.47?，?可见，用菲涅耳波带法求出的明纹条件asin??(2k?1)?/2，k?1，2，3，?只是近似准确的。
单缝衍射光强的分布测量实验报告
单缝衍射光强的分布测量实验报告实验名称：单缝衍射光强的分布测量实验目的：1. 了解单缝衍射现象及其规律；2. 掌握测量单缝衍射光强的方法和步骤。
实验器材：1. 单缝光源2. 单缝衍射装置3. 光电探测器4. 数字多道分析器5. 电脑与连接线6. 实验支架7. 高精度尺子实验原理：当光传播到单缝上时，由于光的波动性，出现了衍射现象。
在单缝前方远离缝的一定距离处，出现一系列亮暗的条纹，即衍射图样。
衍射图样反映了波阵面在缝后的衍射情况，通过测量这些条纹的亮度，可以得到单缝衍射光强的分布。
实验步骤：1. 将实验装置搭建好，确保光路正常且稳定。
2. 将光电探测器放置在远离单缝的一定距离处，调整其位置使其刚好能接收到衍射光。
3. 将电脑与数字多道分析器连接。
4. 打开数据采集软件，设置好采集参数。
5. 开始采集数据，持续一段时间，确保得到足够多的数据点。
6. 关闭数据采集软件，保存数据并进行数据分析。
7. 根据采集到的数据绘制单缝衍射光强分布图。
实验结果分析：根据采集到的数据，可以得到每个位置上的光强数值。
通过绘制光强与位置的关系图，可以观察到一系列亮暗条纹的分布。
根据衍射理论可以推导出单缝衍射的光强分布公式：I(x) = (I_0 * sin(β)/β)^2 * (sin(α)/α)^2其中，I(x)为位置x处的光强，I_0为中央最大光强，β为sin(β) = (π* b * sin(α))/λ，b为单缝宽度，α为入射光与垂直方向的夹角，λ为入射光波长。
实验误差分析：1. 由于实验器材和环境的限制，实际测量中可能会存在一定的误差。
2. 光电探测器的位置调整可能不够精确，导致实际测量的位置与理论位置存在偏差。
3. 光源的稳定性对实验结果也有一定影响，光源的波动性会导致实际测量的数值偏差。
4. 数据采集时的误差也需要注意，包括噪声、干扰等。
实验结论：通过实验测量单缝衍射光强的分布，可以得到一系列亮暗条纹的分布情况。
单缝衍射与光强分布测量(预习报告)参考模板
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 ,与狭缝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：1822<<⋅Za λπ 其中，Z 为D 与接受屏P 的距离以上所说的两个条件叫做夫琅禾费“远场条件”。
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220sin uu I I ⋅=θ （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，与此对应的位置为暗条纹中心。
实际上，θ很小，因此（2）式可以写成 aK λθ= )3,2,1(⋅⋅⋅±=K （2’）除中央主极大以外，两相邻暗纹之间有一个次级大，这些次级大位置分别在 ⋅⋅⋅±±=aa λλθ46.2,43.1 其相对光强分别为 ⋅⋅⋅=017.0,047.00I I θ 若以下图所示远场接收光路显示衍射图，衍射角1<<θ时，接受屏P 上坐标与衍射角近似有下列关系： Z x K K ≈≈θθsin （3）比较（2’）和（3）可得Z x a K K =λ （4）由以上讨论可知：（1）中央亮条纹的宽度由1±=K 的两个暗条纹的衍射角所确定。
单缝衍射的光强分布及测量
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。
单缝衍射光强分布的测定
实验名称： 单缝衍射光强分布的测定 实验时间： 实验者：院系： 学号：指导教师签字： 实验目的：1.测定单缝衍射的相对光强分布；2.测定半导体激光器激光的波长。
实验仪器设备：光具座 半导体激光器 可调单缝 硅光电池 光电检流器 移测显微镜 光屏实验原理：1. 夫琅禾费衍射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。
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，称为夫琅禾费衍射。
以波长为λ的单色平行光（实验用散射角极小的激光器产生激光束）垂直通过单缝，经衍射后，在屏上可以得到一组平行于单缝的明暗相间的条纹（夫琅禾费衍射条纹）。
如图所示。
根据惠更斯——菲涅耳原理，可知220sin ββθI I = 由θλπβsin a =得 220)sin ()sin (sin λθπλθπθa a I I =0I I θ叫做相对光强 暗纹条件)0,,2,1(asin =±±==θλθI k k (θ很小，故θθθ≈≈tan sin ，)中央明纹两侧暗条纹之间的角宽a 2λθ=∆ 相邻两暗条纹之间角宽aλθ=∆’ 0=θ时，0I I =θ，此时光强最大，为主最大。
其两侧相邻两暗条纹间都有一个次最大，角位置分别为。
，、、 a47.3a 46.2a 43.1sin λλλθ±±±= 相应的 008.0017.0047.00、、=I I θ 得到单缝衍射相对光强分布曲线2.测入射光波波长dθD x 亮暗在实验中，θ很小，设单缝距屏L ，屏上条纹距中心点为x ，Lx tan sin =≈θθ 由asin λθk=，得对应第一级暗条纹有Lb ∆==asin λθ 则可以测得入射光波波长Lb∆=a λ 操作步骤：1. 根据指导书上的装置图安装好实验仪器；2. 打开激光器，使激光束对准可调狭缝且垂直照射。
单缝衍射的光强分布的测量
单缝衍射的光强分布的测量单缝衍射是一种经典的光学现象，它描述了光通过一个窄缝缝隙后，会产生一系列暗纹和明纹的分布图案。
这一现象被广泛应用于科学研究和工业应用中，因此对单缝衍射的光强分布测量具有重要意义。
本文将介绍单缝衍射的基本理论、实验装置和光强分布的测量方法。
一、单缝衍射的基本理论单缝衍射是一种衍射现象，它是指光通过一个宽度为d的狭缝时所产生的衍射效应。
根据光的波动理论，当光线通过一个宽度为d的孔或缝隙时，光线被分散成许多波前，这些波前互相干涉，从而形成了一系列明暗条纹。
这些条纹的间距和亮度取决于光波的波长和狭缝的尺寸。
根据菲涅耳衍射理论，单缝衍射的光强分布可以用以下公式来描述：I = I_0 × (sin(πa/λ) / (πa/λ))^2 × (sin(πd/λ) / (πd/λ))^2其中，I_0为入射光的强度；a为缝隙中心到屏幕的距离；d为缝隙的宽度；λ为光的波长。
根据公式可知，单缝衍射的光强分布具有典型的中央最大值和一系列交替的暗纹和明纹，它们的间距和强度都取决于λ和d的大小比。
实验中，测量单缝衍射光强分布是通过光强计测量光的强度分布，然后将测量的数据与理论公式进行比较，从而验证光的波动性和理论模型。
二、实验装置为了测量单缝衍射的光强分布，需要有一个正常的光源，一个单缝和一个光强计。
下面是实验装置的详细介绍：1. 光源实验中所需的光源可以是激光、白光、单色光等。
其中，激光通常是最好的光源，因为它的频率和波长比较稳定，光的强度高，并且方向性强，易于控制。
激光通常被用于高精度的光学测量和调整，但是它也比较昂贵，容易受到环境噪声的干扰。
2. 单缝单缝通常是由金属或化学纤维制成的，其宽度一般在微米级别。
单缝可以通过微加工技术制造，也可以购买专业的单缝板。
实验中要保证单缝的宽度精度和平面度，这对于结果的精度有很大的影响。
3. 光强计光强计是实验中测量光强分布的重要工具。
它可以是钨丝光电池、光电二极管、CCD 相机等。
单缝衍射实验实验报告
单缝衍射实验实验报告一、实验目的1、观察单缝衍射现象，了解其特点和规律。
2、测量单缝衍射的光强分布，计算缝宽。
3、加深对光的波动性的理解。
二、实验原理当一束平行光通过宽度与波长相当的狭缝时，会发生衍射现象。
在屏幕上，不再是简单的直线传播形成的亮斑，而是出现一系列明暗相间的条纹。
单缝衍射的光强分布可以用菲涅耳半波带法来解释。
将狭缝处的波阵面分成奇数个或偶数个半波带，当波阵面被分成偶数个半波带时，对应点的光振动相互抵消，形成暗纹；当波阵面被分成奇数个半波带时，对应点的光振动相互叠加，形成明纹。
单缝衍射的中央明纹宽度为：＄2x_1 ＝＼frac{2λf}｛a}＄（其中＄λ$ 为入射光波长，＄f$ 为透镜焦距，＄a$ 为单缝宽度）三、实验仪器1、氦氖激光器2、单缝装置3、光学平台4、光屏5、光强测量仪四、实验步骤1、搭建实验装置将氦氖激光器放置在光学平台的一端，使其发射的激光束水平。
在激光束的路径上依次放置单缝装置和光屏，调整它们的高度和位置，使激光束能够通过单缝并在光屏上形成清晰的衍射条纹。
2、调整光路微调单缝装置的角度，使衍射条纹垂直于光屏。
移动光屏，使衍射条纹处于光屏的中心位置。
3、测量光强分布打开光强测量仪，将其探头对准光屏上的衍射条纹。
从中央明纹开始，沿水平方向逐点测量光强，并记录数据。
4、改变单缝宽度，重复实验更换不同宽度的单缝，重复上述步骤，观察并记录衍射条纹的变化。
五、实验数据及处理1、实验数据记录对于不同宽度的单缝，分别记录中央明纹的位置＄x_1$ 以及各级明纹和暗纹的位置。
2、数据处理根据测量数据，绘制光强分布曲线。
利用中央明纹宽度的公式＄2x_1 ＝＼frac{2λf}｛a}＄，已知激光波长＄λ$ 和透镜焦距＄f$ ，计算单缝宽度＄a$ 。
六、实验结果与分析1、实验结果观察到了清晰的单缝衍射条纹，中央明纹最亮最宽，两侧对称分布着各级明暗相间的条纹。
随着单缝宽度的减小，中央明纹宽度增大，条纹间距变宽。
单缝衍射现象实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 观察并理解单缝衍射现象及其特点。
2. 测量单缝衍射的光强分布。
3. 应用单缝衍射的规律计算单缝宽度。
4. 探讨光的波动性。
二、实验原理光的衍射是指光波遇到障碍物或孔径时，波前发生弯曲并传播到几何阴影区的现象。
当障碍物或孔径的尺寸与光波的波长相当或更小时，衍射现象尤为明显。
单缝衍射是光的衍射现象之一，当光波通过一个狭缝时，光波会在狭缝后形成一系列明暗相间的条纹，称为衍射条纹。
衍射条纹的位置和间距与狭缝宽度、光波长以及狭缝与屏幕之间的距离有关。
根据惠更斯-菲涅耳原理，单缝衍射的光强分布可以表示为：\[ I = I_0 \left( \frac{\sin^2(\theta)}{\theta^2} \right) \]其中，\( I \) 为衍射条纹的光强，\( I_0 \) 为中央亮条纹的光强，\( \theta \) 为衍射角度。
三、实验仪器1. He-Ne激光器：提供单色光源。
2. 单缝狭缝：提供衍射狭缝。
3. 光具座：固定实验装置。
4. 白屏：观察衍射条纹。
5. 刻度尺：测量衍射条纹间距。
6. 计算器：计算数据。
四、实验步骤1. 将He-Ne激光器、单缝狭缝、光具座和白屏依次放置在实验台上，确保各部分稳固。
2. 调整激光器，使激光束垂直照射到单缝狭缝上。
3. 观察并记录中央亮条纹的位置和间距。
4. 调整单缝狭缝的宽度，观察并记录不同宽度下的衍射条纹。
5. 测量不同衍射条纹的间距，并计算相对光强。
6. 利用公式 \( I = I_0 \left( \frac{\sin^2(\theta)}{\theta^2} \right) \) 计算单缝宽度。
五、实验结果与分析1. 观察单缝衍射现象：实验中观察到，当激光束通过单缝狭缝时，在白屏上形成了一系列明暗相间的条纹，即衍射条纹。
其中，中央亮条纹最为明亮，两侧的暗条纹逐渐变暗。
2. 测量单缝衍射的光强分布：通过测量不同衍射条纹的间距，可以计算出相对光强。
实验 衍射光强的定量研究与单缝的测量
实验 衍射光强的定量研究与单缝的测量【实验目的】1．掌握在光具座上组装、调整光路的实验技能；学习微机自动控制进行测量时相关参量的设定。
2．了解光强测量的一种方法，观察并定量测定衍射元件产生的光衍射图样；掌握一种单缝宽度的测量方法。
【实验原理】1．衍射光强分布谱光的衍射是人所共知的一种自然现象，光衍射的实验光路主要由光源、衍射元件和观察屏等三要素，在光具座或光学平台上组装而成。
根据三者间距离的大小，将光衍射效应大致分成两种典型的光衍射图样，一种是衍射元件与光源和观察屏都相距无穷远，产生这种类型的光衍射叫夫琅禾费衍射，另一种是上述三者间相距有限远，产生的光衍射叫做菲涅耳衍射。
由于激光光束平行度较佳，且三者间距离远大于元件的线度，故本实验着重研究更具有实际意义的夫琅禾费衍射。
根据光衍射理论分析，不同衍射元件产生的光衍射图样和光强分布是不同的。
在理想条件下，理论研究不同衍射元件产生的衍射效应，得到对应的夫琅禾费衍射光强计算公式为：⑴ 单缝夫琅禾费衍射光强理论计算公式λθπθsin ,sin 20a u u u I I =⎪⎭⎫ ⎝⎛=上式表示在衍射角θ时，观测点的光强I θ值与光波波长λ值和单缝宽度a 相关，[]2sin()/u u 被叫做单缝衍射因子，表征衍射光场内任一点相对强度（I 0/I θ）的大小。
若sin θ为横坐标，（I 0/I θ）为纵坐标，可得到单缝衍射光强分布谱（如图14-1）。
从图14-1可见，零衍射斑即主极大在中心，高级衍射斑即次极大，它们顺序出现在sin θ=±1.43a λ，±2.46a λ，±3.47aλ，…的位置，各级次极强的光强与入射光强比值分别是I 1/I 0≈4.7%，I 2/I 0≈1.7%，I 3/I 0≈0.08%，…。
此外，在单缝衍射光强分布谱上还有暗斑，依次出现在sin θ=±a λ，±2a λ，±3aλ，…的位置，分别称为±1、±2、±3、…级。
实验单缝衍射的光强分布和细丝直径测
实验41 单缝衍射的光强分布和细丝直径测量光具有波动性，衍射是光波动性的一种表现。
光的衍射现象是在17世纪由格里马第发现的。
19世纪初，菲涅耳和夫琅和费分别研究了一系列有关光衍射的重要实验，为光的波动理论奠定了基础。
菲涅耳提出了次波相干迭加的观点，用统一的原理（惠更斯一菲涅耳原理）分析解释光的衍射现象；利用单缝衍射原理可以对细丝直径进行非接触的精确测量。
［学习重点］1．通过对夫琅和费单缝衍射的相对光强分布曲线的绘制，加深对光的波动理论和惠更斯——菲涅耳原理的理解。
2．掌握使用硅光电池测量相对光强分布的方法。
3．掌握利用衍射原理对细丝进行非接触测量的方法。
［实验原理］1． 单缝衍射粗略地讲，当波遇到障碍物时，它将偏离直线传播，这种现象叫做波的衍射。
衍射系统由光源、衍射屏和接收屏幕组成。
通常按它们相互间距离的大小，将衍射分为两类：一类是光源和接收屏幕（或两者之一）距离衍射屏有限远，这类衍射叫做菲涅耳衍射；另一类是光源和接收屏幕都距衍射屏无穷远，这类衍射叫做夫琅和费衍射。
本实验研究单缝夫琅和费衍射的情形。
如图41-1（a ），将单色线 光源S 置于透镜L 1的前焦面 上，则由S 发出的光通过L 1 后形成平行光束垂直照射到 单缝AB 上。
根据惠更斯一菲 涅耳原理，单缝上每一点都可 以看成是向各个方向发射球面 子波的新波源，子波在透镜L 2 的后焦面（接收屏）上叠加形 成一组平行于单缝的明暗相间的条纹。
如图41-1（b ）所示。
和单缝平面垂直的衍射光束会聚于屏上的P 0处，是中央亮纹的中心，其光强为I 0；与光 轴SP 0成θ 角的衍射光束会聚于P θ 处，θ 为衍射角，由惠更斯一菲涅耳原理可得其光强分布为（41-1） 其中，b 为单缝的宽度，λ为入射单色光波长。
由41-1式可以得到：1．当θ = 0时，u = 0 ，P θ 处的光强度 I θ =I 0 是衍射图像中光强的最大值，叫主最大。
主最大的强度不仅决定于光源的强度，还和缝宽b 的平方成正比；图41-1（a ）单缝衍射（b ）衍射图样λθπsin ,sin 22b u u u I I ==θ2．当sin θ =k λ /b （ k = ± 1，± 2，± 3 …..）时，u = k π ，则有I θ = 0，即出现暗条纹的位置。
单缝衍射光强分布的测量实验数据
单缝衍射光强分布的测量实验数据在一个阳光明媚的早晨，咱们的实验室里传来了一阵阵欢声笑语。
大家都聚在一起，准备进行一个有趣的实验，哦对，就是那个单缝衍射光强分布的测量实验。
光，真是个神奇的家伙，今天我们就要看看它是如何变戏法的。
你们知道，光从狭窄的缝隙里射出来，会出现那些五彩斑斓的条纹，简直像是在举办一场光的派对，谁能想到光也会玩“捉迷藏”呢？说到实验，大家伙儿的兴奋劲儿简直是扑面而来。
我们准备了一个简单的设备，拿出了一块屏幕，真的是普通的那种，像是家里用的老电视。
然后，找了一个小缝隙，嘿嘿，就是那样一个小小的地方。
咱们就要把激光笔对准那缝隙，激光的光束直直地射过去，结果可想而知，屏幕上就出现了一道道亮亮的条纹。
就像是光在跳舞一样，有节奏，有韵味，让人忍不住想跟着一起摇摆。
这个实验的乐趣，不仅仅在于看那些光条，还在于我们要量一量这些光强的分布。
你想啊，什么叫光强分布，就是看哪些地方亮得像白昼，哪些地方又暗得像摸黑走路。
为了能得到更准确的数据，大家准备了各种各样的工具，尺子、纸、笔，简直是武装到牙齿。
结果大家就像变成了小科学家，认真得不得了，心里那个激动啊，简直可以把天都要炸了。
我们开始一边照着屏幕，一边用尺子测量那些条纹的亮度。
你知道，条纹不只是在那儿摆着，亮的地方就像是被点亮的舞台，暗的地方就好像躲在角落里的小剧团，谁也不想去搭理。
每测量一次，大家就欢呼一声，像是在为自己的成果点赞，感觉这就是科学的魅力。
数据一个个记录下来，简直是一份光的盛宴。
而在记录的过程中，难免也会遇到一些小插曲。
有个同学因为太激动，手一抖，激光笔差点掉到地上。
那一瞬间，大家心都提到嗓子眼儿了，简直比看惊悚片还要紧张。
不过，谁让咱们的同学手脚麻利，一下就稳住了。
那一刻，大家大笑，气氛一下子又回到了轻松愉快的状态。
这个小插曲让我们明白，科学的路上总会有些小波折，但只要心态好，什么都能化险为夷。
接下来的时间，我们聚精会神地对着数据进行分析。
单缝衍射光强的分布测量实验报告
单缝衍射光强的分布测量实验报告一、实验目的1、观察单缝衍射现象，加深对光的波动性的理解。
2、测量单缝衍射的光强分布，验证衍射理论。
3、掌握光强测量的基本方法和数据处理技巧。
二、实验原理当一束平行光通过宽度为 a 的单缝时，会在屏幕上产生衍射条纹。
根据惠更斯菲涅尔原理，衍射光强分布可以用下式表示：＼I ＝ I_0 ＼left(＼frac{＼sin\beta}｛＼beta}＼right)＾2\其中，＼（I_0\）是中央明纹中心的光强，＼（＼beta ＝＼frac{＼pi a ＼sin\theta}｛＼lambda}＼），＼（＼theta\）是衍射角，＼（＼lambda\）是光波波长。
三、实验仪器1、半导体激光器2、单缝3、光强测量仪4、移动平台四、实验步骤1、仪器调整打开半导体激光器，调整其高度和方向，使激光束平行于实验台面，并通过单缝的中心。
将光强测量仪的探头放置在合适的位置，确保能够接收到衍射光。
2、测量光强分布移动光强测量仪的探头，从中央明纹中心开始，沿衍射方向逐点测量光强，并记录数据。
测量范围应包括中央明纹和若干级次的暗纹和明纹。
3、改变单缝宽度，重复测量更换不同宽度的单缝，重复上述测量步骤。
五、实验数据以下是在不同单缝宽度下测量得到的光强分布数据（单位：相对光强）：｜衍射角（度）｜单缝宽度 a ＝ 01mm ｜单缝宽度 a ＝02mm ｜单缝宽度 a ＝ 03mm ｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜－15 ｜ 002 ｜ 0005 ｜ 0002 ｜｜－12 ｜ 005 ｜ 001 ｜ 0005 ｜｜－9 ｜ 01 ｜ 002 ｜ 001 ｜｜－6 ｜ 02 ｜ 005 ｜ 002 ｜｜－3 ｜ 04 ｜ 01 ｜ 005 ｜｜ 0 ｜ 10 ｜ 02 ｜ 01 ｜｜ 3 ｜ 04 ｜ 01 ｜ 005 ｜｜ 6 ｜ 02 ｜ 005 ｜ 002 ｜｜ 9 ｜ 01 ｜ 002 ｜ 001 ｜｜ 12 ｜ 005 ｜ 001 ｜ 0005 ｜｜ 15 ｜ 002 ｜ 0005 ｜ 0002 ｜六、数据处理与分析1、绘制光强分布曲线以衍射角为横坐标，光强为纵坐标，分别绘制不同单缝宽度下的光强分布曲线。
单缝衍射与光强分布测量
姓名：易常瑞学号：5502211043 专业班级：应物111班班级编号：S008实验时间：第三周星期一13:00 座位号：6 教师编号：T023 成绩：单缝衍射与光强分布测量一、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，测出单缝宽度。
二、实验仪器半导体激光器，狭缝，光阑，电源，调节光强的仪器，平行光管，CCD（电荷耦合元件），电脑一台（相关软件）和WGZ--IIA导轨。
三、实验原理1.单缝衍射强度分布公式。
N姓名：易常瑞学号：5502211043 专业班级：应物111班班级编号：S008实验时间：第三周星期一13:00 座位号：6 教师编号：T023 成绩：如图1、2，坐标取法。
按照惠更斯—菲涅尔原理，我们把缝内的波前AB分割成许多等宽的窄条，它们是振幅相等的次波源，朝多个方向发射次波，由于接收屏幕位于透镜,的像方焦面上，角度相同的衍射线汇聚于幕上同一点，设入射光与光轴平行，则在波面AB上无相位差，单缝上下边缘A、B到的衍射线间的光程差为，设缝宽为a。
在旁轴条件下，按菲涅尔—基尔霍夫公式：其中r是波前上坐标为x的点Q到场点的光程，由图3可知光程差为姓名：易常瑞学号：5502211043 专业班级：应物111班班级编号：S008实验时间：第三周星期一13:00 座位号：6 教师编号：T023 成绩：它与y无关。
在正入射情况下是与x、y无关的常量。
将（1）式先对y积分，并把所有与x无关的因子归并到一个常量C中，于是得到其中当式（2）中取0时，有，式（2）可写为两边取平方得：姓名：易常瑞学号：5502211043 专业班级：应物111班班级编号：S008 实验时间：第三周星期一13:00 座位号：6 教师编号：T023 成绩：要测出单缝衍射的光强分布只需测出即可。
而产生亮条纹的位置是：对应的数值为：对应的sin为在近轴条件下，，令，姓名：易常瑞 学号：5502211043 专业班级：应物111班 班级编号：S008 实验时间：第三周星期一13:00 座位号： 6 教师编号： T023 成绩：而（其中K=0,1,2，…），则四、 实验内容实验装置连接如下图：步骤：（1） 开启电源开关，调整激光器和光阑共轴（水平移动光阑，只要照在CCD上的光强不变，则可以认为已经共轴了），将平行光管放于导轨上，再把调节光强的装置放上去，最后把CCD 连上电脑；（2） 屏蔽背景光源开启电脑，打开软件，进行拍摄，调整缝数，直到单缝，再调整光强，直到看到清晰的单缝衍射图像；（3） 然后将图像保存为BMP 或IPJ 格式，然后打开图片，点击“水平”，再在出现的图像左上方点击“线模式”，再点击“制表”，保存为excel ，打开文件，利用excel 画出图像。
3实验三 单缝衍射光强分布及缝宽测试实验
实验三 单缝衍射测缝宽实验一、实验目的１．观察单缝衍射现象及其特点；２．用硅光电池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；二、实验原理：光在传播过程中遇到障碍物时将绕过障碍物，改变光的直线传播，称为光的衍射。
当障碍物的大小与光的波长大得不多时，如狭缝、小孔、小圆屏、毛发、细针、金属丝等，就能观察到明显的光的衍射现象，亦即光线偏离直线路程的现象。
光的衍射分为夫琅和费衍射与费涅耳衍射，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光路图如下图所示。
a. 理论上可以证明只要满足以下条件，单缝衍射就处于夫琅和费衍射区域：La 82>>λ或82a L >>λ式中：a 为狭缝宽度；L 为狭缝与屏之间的距离；λ为入射光的波长。
可以对L 的取值范围进行估算：实验时，若取m a 4101-⨯≤，入射光是Ne He -激光，其波长为632.80nm ，cm cm a 26.12≈=λ，所以只要取cm L 20≥，就可满足夫琅和费衍射的远场条件。
但实验证明，取cm L 50≈，结果较为理想。
b. 根据惠更斯－费涅耳原理，可导出单缝衍射的相对光强分布规律：20)/(sin u u I I= 式中： λϕπ/)sin (a u =暗纹条件：由上式知，暗条纹即0=I 出现在λϕπ/)sin (a u =π±=，π2±=，…即暗纹条件为λϕk a =sin ，1±=k ，2±=k ，…明纹条件：求I 为极值的各处，即可得出明纹条件。
令0)/(sin 22=u u dud推得 u u tan = 此为超越函数，同图解法求得：0=u ，π43.1±，π46.2±，π47.3±，…即 0sin =ϕa ，π43.1±，π46.2±，π47.3±，…可见，用菲涅耳波带法求出的明纹条件2/)12(sin λϕ+±k a ，1=k ，2，3，…只是近似准确的。
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单缝衍射与光强分布测量
【实验目的】
1.观察单缝衍射现象。
2.学会测量单缝衍射现象的光强分布状况
【实验仪器】
氦氖激光器，单缝板，计算机，光强接收器。
【实验原理】
衍射现象分为两种：夫琅禾费衍射与菲涅尔衍射，本实验研究的是夫琅禾费衍射
1.夫琅禾费衍射现象
夫琅禾费衍射是远场衍射，就是光源，成像光屏距离单缝无限远，在本实验中，只需近似远即可，就可以达到相同的效果，光屏上会出现明亮相间的条纹。
2.形成条纹的理论分析
从光的本质上来讲，光是电磁波，因此光就会发生干涉，只要相位差固定相同，则就会形成明显的干涉现象，从而形成条纹。
现对单缝现象进行定量分析。
假设一束光找到一单缝上，缝宽为b，并设想，此缝就是光源，将此缝分成n等分，则有n个光源，光源间的间隔为∆，则有
b
(n
=)1
-
∆
相邻两个光源间的相位差为
θλπ
ϕsin 2∆=
即如果在A1点发出的扰动为t a ωcos ，则在A2点发出的扰动为)cos(ϕω-t a ，由此可得P 点的合场强为
E=]})1(cos[)cos({cos ϕωϕωω--+⋅⋅⋅+-
+n t t t a
通过计算可以得到上式的值为 E=])1(21cos[2
sin 2sin
ϕωϕϕ--n t n b n →∆∞→∆∞→并保持,和n 当的极限情况下，有
θλ
πθλπϕ
sin sin 2b n n →∆= 又有
n b θ
λπθλπ
ϕsin 2sin 2=∆=
将趋近于零，则
ββλ
θπλθπϕ
ϕ
sin sin sin sin 22sin nA b b na n a E ==≈ 式中 λ
θπβsin A b na
==
因此，有
)cos(sin E βωββ
-=t A
对应的强度分布为
220sin ββI I =
对应的图像为
经计算，中央主极大光强约为次极大的20倍。
【实验步骤】
1. 打开氦氖激光器。
2. 选取衍射效果较好的缝，一般是最窄的那一条，使得激光经过单缝产生衍射图样，此
时的光强太强，需减弱光强，第一步是使用无焦系统，使得激光扩束，第二步是，使
用偏振片，旋转偏振片，改变光强。
3.打开光强接收器的盖子，在计算机上观察图样，调节偏振片，使得光强减弱，使得显
示屏上只出现中央明纹与次极大即可。
4.使用软件，进行分析，拟合，得出数据。
【实验分析】
得到数据，利用origin进行拟合得出光强分布图
此实验得到的误差误差不大，基本与理论值符合。
如果此实验的误差比较大，可能的原因是：
1.缝的宽度没有选择好，导致第一，第二主极大过于靠拢，从而分辨不清。
2.光的强度没有调节好，导致接收器不能很好地分辨，从而导致误差。