浙江大学物理光学实验报告

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大物实验报告光学实验

大物实验报告光学实验

一、实验目的1. 理解光学基本原理,包括光的反射、折射、干涉、衍射等。

2. 掌握光学仪器的基本操作,如平行光管、透镜、光栅等。

3. 通过实验验证光学定律,加深对光学理论的理解。

4. 培养实验操作技能和数据处理能力。

二、实验仪器与设备1. 平行光管2. 透镜3. 光栅4. 光具座5. 读数显微镜6. 分光计7. 激光器8. 光屏9. 计算机及数据采集软件三、实验内容及步骤1. 材料的光反射比、透射比测量(1)将待测材料放置在平行光管与光屏之间。

(2)调节平行光管,使光线垂直照射到待测材料表面。

(3)观察并记录反射光和透射光的强度。

(4)根据反射光和透射光的强度,计算材料的反射比和透射比。

2. 采光系数测量(1)在室内选择一个合适的位置,安装采光系数测量仪。

(2)打开光源,调整光强,使室内光照达到正常水平。

(3)观察并记录采光系数测量仪的读数。

(4)根据测量结果,计算室内采光系数。

3. 室内照明实测(1)在室内选择多个测量点,安装照明实测仪。

(2)打开光源,调整光强,使室内光照达到正常水平。

(3)观察并记录照明实测仪的读数。

(4)根据测量结果,分析室内照明情况,提出改进建议。

4. 用平行光管测量透镜焦距(1)将平行光管、透镜和光屏依次放置在光具座上。

(2)调整平行光管和透镜,使光线经过透镜后变为平行光。

(3)观察并记录光屏上成像的位置。

(4)根据成像位置,计算透镜的焦距。

5. 傅立叶光学实验(1)将实验装置组装好,包括傅里叶透镜、光栅、光源等。

(2)调节光栅,使光束通过傅里叶透镜。

(3)观察并记录光屏上的图像。

(4)分析图像,验证傅立叶光学原理。

6. 光的干涉与衍射现象的研究(1)将实验装置组装好,包括单缝、双缝、光栅等。

(2)调节光源和光栅,观察并记录干涉和衍射现象。

(3)分析干涉和衍射现象,验证光学定律。

四、实验结果与分析1. 根据实验数据,计算出材料的反射比和透射比。

2. 根据采光系数测量结果,分析室内采光情况。

浙师大物理实验报告-光学多道测量光谱

浙师大物理实验报告-光学多道测量光谱

浙师大近代物理实验报告使用光学多道测量光谱物理081班 任希 08180123摘要:光学多道分析器(OMA )是采用光子探测器(CCD )和计算机控制的新型光谱分析器,而且它集信息采集、处理、存储功能于一体,比起传统的检测方法提高了效率。

该仪器利用现代的光电技术—CCD 来实现对光谱的接收、测量和处理。

本实验利用Hg 灯的定标,从而测定了Na 灯的光谱。

通过该实验,我们了解了OMA 的组成及工作原理并且学习使用OMA 分析光谱的方法,这对实验素养的提高有一定的帮助。

关键词:多道分析器、CCD 、光谱引言:OMA 是近十几年出现的采用光子探测器(CCD )和计算机控制的新型光谱分析仪器。

由于OMA 不再使用感光乳胶,避免和省去了暗室处理以及之后的一系列繁琐处理、测量工作,使传统的光谱技术发生了根本的改变,大大改善了工作条件,提高了工作效率;使用OMA 分析光谱,测量准确迅速、方便,且灵敏度高、响应时间快、光谱分辨率高,测量结果可立即从显示屏上读出或由打印机、绘图仪输出。

目前,它已被广泛使用于几乎所有的光谱测量、分析及研究工作中,特别适应于对微弱信号、瞬变信号的检测。

它的结构和工作原理较为复杂,但由于使用了计算机技术而使得操作过程非常方便。

本实验通过对汞灯定标和测量发光二极管的光谱从而达到了解光学多通道分析器的工作原理,理解光谱测量与分析的重要性,并掌握操作方法的目的。

实验原理:1.平面光栅的分光原理光学多通道分析器原理为平行光束入射到平面光栅G (光栅平面的方位可由精密机械调节)时,将发生衍射,衍射时有光栅方程:sin ,0,1,2d k k θλ==±± (3.4-1)式中d 是光栅常数,λ是入射光波长,k 是衍射级次,θ为衍射角。

由光栅方程可知,当光栅常数d 一定时,不同波长的同一级主最大,除零级外均不重合,并且按波长的大小,自零级开始向左右两侧,由短波向长波散开。

每一波长的主最大,在光栅的衍射图样中都是很细、很锐的亮线。

大学物理光学实验报告(二)2024

大学物理光学实验报告(二)2024

大学物理光学实验报告(二)引言概述:本文是关于大学物理光学实验报告(二)的文档。

光学实验是大学物理课程中非常重要的一部分,通过实验可以帮助学生巩固理论知识,并深入了解光学原理和现象。

本次实验主要包括室内实验和室外实验两个部分,分别探究了光的干涉、衍射以及偏振现象。

本文将从以下五个大点进行阐述。

一、双缝干涉实验在本部分中,我们首先会介绍双缝干涉实验的原理和装置。

随后,我们会详细描述实验的步骤和操作,包括测量光源到狭缝及狭缝到屏幕的距离、测量干涉条纹的间距以及改变光波长和狭缝间距对干涉条纹的影响等。

最后,我们会分析实验结果并得出结论。

二、杨氏双缝干涉实验在本部分中,我们将介绍杨氏双缝干涉实验的原理和装置。

然后,我们会描述实验过程,包括测量干涉条纹的间距、改变狭缝间距对干涉条纹的影响以及在不同光波长下观察干涉现象。

最后,我们会对实验结果进行分析和总结。

三、单缝衍射实验本部分将介绍单缝衍射实验的原理和装置。

我们会详细描述实验过程,包括测量衍射角度和衍射条纹的宽度、改变狭缝宽度对衍射现象的影响以及观察在不同波长下的衍射现象。

最后,我们会根据实验结果进行分析,并给出结论。

四、偏振实验在本部分中,我们将介绍偏振实验的原理和装置。

我们会描述实验的步骤和操作,包括观察线偏振光的特性、调节偏振片的角度以及观察偏振片对光波的影响等。

我们还会进行实验结果的分析,并得出结论。

五、室外实验在本部分中,我们将介绍室外实验的内容。

我们会详细描述实验的步骤和操作,包括观察大气衍射现象、测量太阳高度角以及利用反射现象观测物体的实际高度等。

最后,我们会对实验结果进行分析,并给出相应结论。

总结:通过本次大学物理光学实验,我们深入了解了光的干涉、衍射以及偏振现象。

我们通过双缝干涉实验、杨氏双缝干涉实验、单缝衍射实验和偏振实验探究了这些现象的原理和特性,并通过室外实验观察了大气衍射现象和反射现象等。

通过实验的操作和数据分析,我们对光学原理有了更深刻的理解,并得出了相关结论。

大物光学实验报告

大物光学实验报告

一、实验目的1. 理解光学实验的基本原理和方法;2. 掌握光学仪器的使用和调整技巧;3. 通过实验,加深对光学现象和理论的理解;4. 培养实验操作技能和科学思维能力。

二、实验仪器与材料1. 光学仪器:平行光管、透镜、滤光片、积分球、光谱仪、光纤光谱仪等;2. 光源:白光光源、激光光源等;3. 实验材料:滤光片、薄膜、光纤等;4. 其他:读数显微镜、光具座、数据记录表等。

三、实验内容及步骤1. 光的反射与折射实验(1)实验目的:观察光的反射和折射现象,验证反射定律和折射定律。

(2)实验步骤:① 调整平行光管,使其发出平行光;② 将平行光照射到平面镜上,观察反射光;③ 改变入射角,观察反射光的变化,验证反射定律;④ 将平行光照射到透镜上,观察折射光;⑤ 改变入射角,观察折射光的变化,验证折射定律。

2. 光谱分析实验(1)实验目的:了解光谱仪的原理和使用方法,测量不同种类滤光片的透过率。

(2)实验步骤:① 调整光谱仪,使其正常工作;② 将待测滤光片放入光谱仪中,观察其光谱分布;③ 记录光谱数据,计算透过率。

3. 薄膜干涉实验(1)实验目的:了解薄膜的性质与应用,观察薄膜干涉现象。

(2)实验步骤:① 调整薄膜干涉仪,使其正常工作;② 观察薄膜干涉条纹,记录条纹间距;③ 分析条纹间距与薄膜厚度、折射率的关系。

4. 光纤光谱仪实验(1)实验目的:了解光纤光谱仪的原理与使用方法。

(2)实验步骤:① 调整光纤光谱仪,使其正常工作;② 将待测光源连接到光纤光谱仪中,观察其光谱分布;③ 记录光谱数据,分析光谱特征。

四、实验结果与分析1. 光的反射与折射实验实验结果显示,当入射角逐渐增大时,反射光和折射光的角度也随之增大,符合反射定律和折射定律。

2. 光谱分析实验实验结果显示,不同种类滤光片的透过率不同,与滤光片材料有关。

3. 薄膜干涉实验实验结果显示,薄膜干涉条纹间距与薄膜厚度、折射率有关,符合薄膜干涉原理。

4. 光纤光谱仪实验实验结果显示,光纤光谱仪能够有效地测量光源的光谱分布,为光纤通信、光纤传感等领域提供技术支持。

大学光学物理演示实验报告

大学光学物理演示实验报告

大学光学物理演示实验报告大学光学物理演示实验报告引言:光学物理是一门研究光的性质和行为的学科,通过实验演示可以更加直观地了解光的特性。

本报告将介绍我参与的大学光学物理演示实验,通过实验的设计和结果分析,探讨光学物理的基本原理和应用。

实验一:光的折射现象实验目的:通过实验观察和测量光的折射现象,探究光在不同介质中传播的规律。

实验原理:光在不同介质中传播时会发生折射现象,其折射角与入射角之间有一定的关系,即折射定律。

折射定律可以用数学公式n1sinθ1=n2sinθ2表示,其中n1和n2分别为两个介质的折射率,θ1和θ2分别为入射角和折射角。

实验步骤:1. 准备一个光源、一个半透明介质(如玻璃板)和一个光屏。

2. 将光源放置在一侧,使光线通过半透明介质射向光屏。

3. 在光屏上观察到的光线方向,并测量入射角和折射角。

4. 重复实验多次,记录数据并计算折射率。

实验结果:通过实验测量得到的数据,可以计算出不同介质的折射率。

例如,当光线从空气射向玻璃时,折射率为1.5左右。

实验分析:通过实验观察和测量,我们可以发现光在不同介质中传播时,会发生折射现象。

而折射现象的发生是由光在不同介质中传播速度的改变导致的。

根据折射定律,我们可以计算出不同介质的折射率,从而进一步了解光在不同介质中的传播规律。

实验二:光的干涉现象实验目的:通过实验观察和测量光的干涉现象,探究光的波动性和干涉规律。

实验原理:光的干涉是指两束或多束光波相遇时产生的干涉现象。

干涉可以分为构造干涉和破坏干涉两种情况。

构造干涉是指光波叠加相长,形成明暗条纹;破坏干涉是指光波叠加相消,形成暗纹。

实验步骤:1. 准备一个光源、一个狭缝装置和一个干涉屏。

2. 将光源放置在一侧,使光线通过狭缝装置射向干涉屏。

3. 在干涉屏上观察到的干涉条纹,并测量条纹间距。

4. 通过调整狭缝宽度或改变光源颜色,观察干涉条纹的变化。

实验结果:通过实验观察到的干涉条纹,可以测量出条纹间距。

大学物理光实验报告

大学物理光实验报告

大学物理光实验报告大学物理光实验报告引言光学实验是大学物理实验中重要的一部分,通过实践操作,学生可以更好地理解光的性质和现象。

本次实验旨在探究光的折射、反射以及干涉现象,并通过实验数据和理论分析来验证相关定律。

实验一:光的折射光的折射现象是指光线从一种介质传播到另一种介质时,由于介质的光密度不同,光线的传播方向发生改变的现象。

我们在实验中使用了一块玻璃板和一束光线,通过改变入射角度,观察光线的折射现象。

实验结果显示,当光线从空气射入玻璃板时,光线发生了折射,且折射角度小于入射角度。

通过测量入射角度和折射角度的数值,我们可以使用斯涅尔定律来计算光的折射率。

实验数据与理论计算结果相符,验证了斯涅尔定律的准确性。

实验二:光的反射光的反射现象是指光线从一种介质射入另一种介质时,在介质表面发生反射的现象。

我们在实验中使用了一面镜子和一束光线,观察光线的反射现象。

实验结果显示,光线在射入镜子表面时发生了反射,并且反射角等于入射角。

通过测量入射角度和反射角度的数值,我们可以验证光的反射定律。

实验数据与理论预期相符,进一步验证了光的反射定律的准确性。

实验三:光的干涉光的干涉现象是指两束或多束光线相遇时,由于光的波动性质而产生的干涉条纹的现象。

我们在实验中使用了一束激光和一块薄膜,观察光的干涉现象。

实验结果显示,当激光穿过薄膜时,出现了明暗相间的干涉条纹。

通过调整薄膜的厚度,我们观察到干涉条纹的变化。

根据干涉条纹的间距和薄膜的厚度,我们可以计算出光的波长。

实验数据与理论计算结果相符,验证了光的干涉现象及其相关定律。

结论通过本次实验,我们深入了解了光的折射、反射和干涉现象,并通过实验数据和理论分析验证了相关定律的准确性。

光学实验不仅增加了我们对光学原理的理解,还培养了我们的实验操作能力和科学思维能力。

在今后的学习和研究中,我们将更加深入地探索光学领域,为科学的发展做出贡献。

大学物理光学演示实验报告范文

大学物理光学演示实验报告范文

大学物理光学演示实验报告范文反射光学显微镜的原理及应用这一次我们的物理演示实验的内容是光学,刚一踏进光学演示实验室,我就一下子被各种各样的实验仪器以及那些奇妙的实验现象所吸引。

因为是光学实验,屋子比较昏暗,这更增加了实验带给我们的神秘感。

首先,老师用一个很简单的小道具为我们上演了一出硬币消失的小魔术,让我们顿时起了很大兴趣,这种教学手段有很好的诱导效果。

然后老师为我们逐一讲述了各个演示实验的实验原理以及仪器的使用方法。

每当其妙的光学现象出现的那一刻,我都会享受到科学世界带给我的乐趣。

给我留下比较深刻印象的的是反射光学显微镜。

课后我又对这种仪器进行了较为深入的探究,对它的原理和应用有了比较清楚的认识。

【工作原理】反射光学显微镜又可称为体视显微镜、实体显微镜或操作和解剖显微镜。

是一种具有正像立体感的目视仪器。

其光学结构原理是由一个共用的初级物镜,对物体成像后的两个光束被两组中间物镜亦称变焦镜分开,并组成一定的角度称为体视角一般为12度--15度,再经各自的目镜成像,它的倍率变化是由改变中间镜组之间的距离而获得,利用双通道光路,双目镜筒中的左右两光束不是平行,而是具有一定的夹角,为左右两眼提供一个具有立体感的图像。

它实质上是两个单镜筒显微镜并列放置,两个镜筒的光轴构成相当于人们用双目观察一个物体时所形成的视角,以此形成三维空间的立体视觉图像。

它的成像特点为:视场直径大、焦深大这样便于观察被检测物体的全部层面;虽然放大率不如常规显微镜,但其工作距离很长;像是直立的,便于实际操作,这是由于在目镜下方的棱镜把象倒转过来的缘故。

【使用方法】体视显微镜在使用前需要进行调校,调校主要有:调焦,视度调节,瞳距调节和灯泡更换几个步骤。

下面分别进行说明。

调焦:将工作台板放入底座上的台板安装孔内。

观察透明标本时,选用毛玻璃台板;观察不透明标本时,选用黑白台板。

然后松开调焦滑座上的紧固螺钉,调节镜体的高度,使其与所选用的物镜放大倍数大体一致的工作距离。

浙江大学物理光学实验报告综述

浙江大学物理光学实验报告综述

\本科实验报告课程名称:物理光学实验姓名:郭天翱系:光电信息工程学系专业:信息工程(光电系)学号:3100101228指导教师:蒋凌颖2012年11月27日实验报告课程名称:__物理光学实验_指导老师:___成绩:__________________ 实验名称: 迈克尔逊干涉仪实验 实验类型:_________一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析(必填) 七、讨论、心得一、实验目的和要求1、掌握迈克耳逊干涉仪的结构、原理、调节方法;2、用迈克耳逊干涉仪观察平板干涉条纹的特征,测定单色光波长;3、观察白光干涉条纹,测量光波的相干长度;二、实验原理图1是迈克尔逊干涉仪的光路原理图。

光源上一点发出的光线射到半透明层K 上被分为两部分光线“1”和“2”。

光线“2”射到M 2上被反射回来后,透过G 1到达E 处;光2k 1图1 迈克尔逊干涉仪 图2 非定域干涉线“1”透过G 2射到M 1,被M 1反射回来后再透过G 2射到K 上,反射到达E 处。

这两条光线是由一条光线分出来的,故它们是相干光。

光线“1”也可看作是从M 1在半透明层中的虚像M 1ˊ反射来的。

在研究干涉时,M 1ˊ与M 1是等效的。

调整迈克尔逊干涉仪,使之产生的干涉现象可以等效为M 1ˊ与M 2之间的空气薄膜产生的薄膜干涉。

用凸透镜会聚的激光束是一个很好的点光源,它向空间发射球面波,从21 M M 和反射后可看成由两个光源21S S 和发出的(见图2),)(21S S 或至屏的距离分别为点光源S 从 )(1211G M M G 和或和反射至屏的光程,21S S 和的距专业:光电信息工程 姓名: 郭天翱 学号: 3100101228日期:2012年 月 日 地点:紫金港东1A407装订线M 1 M 2'1M激光 E G 1 G 2d离为M1ˊ和M2之间距离d的二倍,即2d。

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本科实验报告课程名称:姓名:系:专业:学号:指导教师:物理光学实验郭天翱光电信息工程学系信息工程(光电系) 3100101228 蒋凌颖2012年1 月7日实验报告实验名称:夫琅和弗衍射光强分布记录实验类型:_________ 课程名称:__物理光学实验_指导老师:_蒋凌颖__成绩:一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)三、主要仪器设备(必填)四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)七、讨论、心得一、实验目的和要求1.掌握单缝和多缝的夫琅和费衍射光路的布置和光强分布特点。

2.掌握一种测量单缝宽度的方法。

3.了解光强分布自动记录的方法。

二、实验内容一束单色平面光波垂直入射到单狭缝平面上,在其后透镜焦平面上得到单狭缝的夫琅禾费衍射花样,其光强分布为:i?i0(装式中sin??)2(1)订??线??sin?? (2)?为单缝宽度,?为入射光波长,?为考察点相应的衍射角。

i0为衍射场中心点(??0处)的光强。

如图一所示。

由(1)式可见,随着?的增大,i有一系列极大值和极小值。

极小值条件asin??n?(n?1,n?2) (3)是:如果测得某一级极值的位置,即可求得单缝的宽度。

如果将上述单缝换成若干宽度相等,等距平行排列的单缝组合——多缝,则透镜焦面上得到的多缝夫琅禾费衍射花样,其光强分布:n?sin?2)2i?i0()(?2 (4)sin式中??sin??2???dsin?? ??(5)?为单缝宽度,d为相邻单缝间的间距,n为被照明的单缝数,?为考察点相应的衍射角;i0为衍射中心点(??0处)的光强。

n?)2(sin?2()2称?为单缝衍射因子,为多缝干涉因子。

前者决定了衍射花sin(干涉)极大的条件是dsin??m?(m?0,?1,?2......)。

dsin??(m?m)?(m?0,?1,?2......;m?1,2,.......,n?1)n样主极大的相对强度,后者决定了主极大的位置。

(干涉)极小的条件是当某一考虑点的衍射角满足干涉主极大条件而同时又满足单缝衍射极小值条件,该点的光强度实际为0/,主极大并不出现,称该机主极大缺级。

显然当d/??m/n为整数时,相应的m 级主极大为缺级。

不难理解,在每个相邻干涉主极大之间有n-1个干涉极小;两个相邻干涉极小之间有一个干涉次级大,而两个相邻干涉主级之间共有n-2个次级大。

三、主要仪器设备激光器、扩束镜、准直镜、衍射屏、会聚镜、光电接收扫描器、自动平衡记录仪。

四、操作方法和实验步骤1.调整实验系统(1)按上图所示安排系统。

(2)开启激光器电源,调整光学元件等高同轴,光斑均匀,亮度合适。

(3)选择衍射板中的任一图形,使产生衍射花样,在白屏上清晰显示。

(4)将ccd的输出视频电缆接入电脑主机视频输出端,将白屏更换为焦距为100mm的透镜。

(5)调整透镜位置,使衍射光强能完全进入ccd。

(6)开启电脑电源,点击“光强分布测定仪分析系统”便进入本软件的主界面,进入系统的主界面后,点击“视频卡”下的“连接视频卡”项,打开一个实时采集窗口,调整透镜与ccd的距离,使电脑显示屏能清晰显示衍射图样,并调整起偏/检偏器件组,使光强达到适当的强度,将采集的图像保存为bmp、jpg两种格式的图片。

2.测量单缝夫琅和费衍射的光强分布(1)选定一条单狭缝作为衍射元件(2)运用光强分布智能分析软件在屏幕上显示衍射图像,并绘制出光强分布曲线。

(3)对实验曲线进行测量,计算狭缝的宽度。

3.观察衍射图样将衍射板上的图形一次移入光路,观察光强分布的水平、垂直坐标图或三维图形。

五、实验数据记录和处理1. 测量单缝夫琅和费衍射光强分布并计算缝宽标准单缝夫琅和费衍射图以及光强分布如下所示:对光强分布图进行分析后可得,正负1级极小的像素坐标分别为x?1??268,x1??254。

同时,该标准单缝缝宽已知,a?0.02mm。

待测单缝夫琅和费衍射图和光强分布如下所示:对光强分布图进行分析后可得,待测单缝衍射的正负1级极小的像素坐标分别为x?1?7,x1?72。

由于单缝衍射极小值的条件为:asin??n?,因此可得asin??asin?。

又因为sin?? x1?x?1x?x?1?像素长度,sin??1?像素长度,所以待测单缝的缝宽为 2f2fa?2. 观察衍射图样并绘制曲线 1) 单缝:asin?a(x1?x?1)??0.16mmsin?(x1?x?1)由图可见,衍射图中有19个极大,19个极小。

单缝衍射的整体光强包络变化曲线类似于sinc函数平方曲线,中央主极大的光强最大,向两边光强逐渐减弱。

2) 双缝:a) 双缝1(缝间距较窄)该双缝衍射图中有12个极大,12个极小。

且在干涉3级主极大附近与衍射极小值重合,导致3级的主极大的光强减弱。

b) 双缝2(缝间距较宽)该双缝衍射图中有17个极大,16个极小。

且在干涉第6和第7级主极大之间为衍射极小值。

由以上两种双缝衍射图可以看出,双缝的衍射强度变化趋势大致相同,中央强度最前,当干涉极大在衍射极小附近时,强度相对较弱。

并且在相邻干涉主极大之间存在一个干涉极小值,但不存在干涉次级大。

光强曲线整体包络以sinc函数平方的趋势在变化。

并且,双缝缝间距的大小会影响干涉极大之间的距离,缝间距越窄,干涉极大之间的距离越大,则衍射图上可以看到的极大或极小的数目越少。

3) 三缝:从该三缝衍射图中可以看出,相邻干涉主极大之间有一个干涉次级大,两个干涉极小,且在二级、四级、六级干涉主极大附近存在衍射极小。

中央主极大的光强最大。

4) 四缝:从该四缝衍射图中可以看出,相邻干涉极大之间由两个干涉次级大,三个干涉极小值。

并且中央主极大的光强最强。

衍射极小值发生在二级主极大附近。

5) 光栅:a) 光栅1(缝间距较窄)该光栅衍射图中有10个极大,10个极小,其中三级主极大的光强较弱,受衍射极小的影响。

b) 光栅2(缝间距较宽)该光栅衍射图中有14个极大,14个极小。

其中二级、四级、六级的光强较弱,受衍射极小的影响。

由以上两个光栅衍射图中可以看出,光栅衍射的每个主极大之间的间距相同,由于衍射极小的影响导致某些级的光强强度较弱。

光强包络呈sinc函数平方的趋势发生变化。

同时,主极大之间的间隔受到缝间距的影响,缝间距越宽,主极大的间距越小。

6) 单圆孔:a) 单圆孔1(半径最小)b) 单圆孔2(半径中等)c) 单圆孔3(半径较大)由以上三个单圆孔衍射图可以看到,单圆孔衍射图由中心在主轴上的圆以及同心圆环所组成。

中心圆的亮度最强,向四周光强依次减弱。

其光强分布曲线以贝塞尔函数的趋势在变化。

同时,比较三个单圆孔衍射图可以得到,圆孔的半径越大,中心圆的半径以及同级同心圆的半径越小,且中央圆的亮度越大,同时光强衰减得越快。

7) 双圆孔:a) 双圆孔1(孔间距较小)水平方向光强分布:垂直方向光强分布:b) 双圆孔2(孔间距较大)水平方向光强分布:垂直方向光强分布:由以上两种双圆孔干涉图可以看到,双圆孔干涉图为单圆孔衍射以及等间距直条纹的叠加所得。

将水平方向上的光强分布图和垂直方向上的光强分布图相比较可得,水平方向上的光强分布的包络曲线和垂直方向上的光强曲线大致一致,均为贝塞尔函数,而水平方向上的光强分布曲线还受到了两个干涉相干点形成的干涉场的影响。

同时,当孔间距较小时,形成的条纹间距较宽。

8) 矩孔:水平方向上的光强分布:垂直方向上的光强分布:由矩孔衍射图可以看到,矩孔水平方向上和竖直方向上的光强分布曲线均为sinc函数的平方曲线,但由于矩孔的长和宽的长度不同,导致两个方向上主极大的间距不同。

9) 方孔:由方孔衍射图可以看到,在水平和垂直方向上其光强分布相同,均呈sinc函数的平方曲线的趋势变化,并且两个方向上主极大的间距相等。

在斜方向上也可定义看到亮纹的存在,整体上以网格的形式分布。

10) 三角孔:水平方向上的光强分布:垂直方向上的光强分布:由三角孔的衍射图可以看到,其衍射图中心有一圆斑,其强度最大,四周的衍射强度在六个方向向最强,且距离中心越远,强度越弱。

而其余的地方光强均较弱。

六、思考题1.入射光束不垂直缝平面时,对衍射光强分布有何影响?答:当入射光束不垂直时,衍射图样平移,但光强分布不变。

2.为什么应尽可能使衍射狭缝与ccd平行?在实验中如何判断是否平行?答:因为当狭缝与ccd平行时,ccd可以接收到的光强最大,有利于衍射光强分布的测量。

在实验中,可以采用自准直法来判断是否平行。

3.能否用单缝衍射图样的极大值位置测量单缝宽度?为什么?答:不能。

因为曲线很可能出现削顶情况,此时无法得到准确的极大值。

实验报告实验名称:衍射光栅分光特性测量实验类型:_________课程名称:__物理光学实验_指导老师:蒋凌颖___成绩:一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)三、主要仪器设备(必填)四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)七、讨论、心得一、实验目的和要求1.了解光栅的分光原理及主要特性。

2.用衍射光栅测量光波波长。

3.掌握测量光栅分光特性的实验方法。

二、实验内容衍射光栅是一种重要的分光元件,当平行光入射到一块平面衍射光栅时,让衍射光波经过一透镜,则在透镜焦平面上得到光栅的夫琅和弗衍射花样。

如果光装源是平行于光栅刻痕的狭缝光源发出的准单色光,则衍射花样是一些分立的亮线(亮条纹)。

亮纹位置满足如下条件——光栅方程式订d(sini?sin?m)?m?,m?0,?1,?2??线式中,d为光栅常数,?m为第m级亮纹对应的衍射角,λ为入射光波长,i为入射平行光对光栅面的入射角。

入射光处于光栅面法线同侧的亮条纹时上式中取正号;异侧时取负号。

1.光栅的色散复色光入射时,除另级外各波长的衍射亮线分开,各色同级亮级分开的程度用光栅的色散来表示。

定义d?md?m?? 角色散(弧度/埃);当?小时,d?dcos?d?ddld???f?(毫米/埃)线色散d?d?可见光栅的色散与光波长无关,它仅决定于光栅常数d和被考察亮线的级次m,色散是作为分光元件的衍射光栅的重要特性参数。

根据光栅方程,只要测得某光波第m级亮级的衍射角?m,并已知光栅常数d和入射角i,则可求得该光波波长。

同时,如果测得各色光第m级亮线的衍射角θ,则可算得各色光的波长差,求得第m级亮线的角色散。

f?为会聚透镜的焦距。

2.光栅的色分辩本领光栅的色分辩本领用波长λ附近能被分辩的最小波长差??的比值来表示:即??mn ??式中m是光谱级次,n是光栅的总刻痕数。

3.光栅的自由光谱范围光栅光谱中,不发生越级的最大光谱范围称为光栅的自由光谱范围,表示为????/m可以看出,光栅的色分辩本领正比于刻痕数n和级次m,但自由光谱范围反比干涉级次m,所以光栅使用时应根据需要合理地选择参数。

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