实验6单缝衍射
单缝衍射实验
实验1单缝衍射实验1.1 实验设置的意义微波和光波都是电磁波，都具有波动这一共同性，即能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。
因此用微波作光波波动实验所说明的波动现象及其规律是一致的。
由于微波的波长比光波的波长在量级上差一万倍左右，因此用微波设备作波动实验比光学实验要更直观、方便和安全，所需要设备制造也较容易。
本实验就是用微波分光仪，演示电磁波遇到缝隙时，发生的单缝衍射现象。
1.2 实验目的1．了解微波分光仪的结构，学会调整它并能用它进行实验。
2．进一步认识电磁波的波动性，测量并验证单缝衍射现象的规律。
1.3 实验原理a图1 单缝衍射原理如图1，当一平面波入射到一宽度和波长可比拟的狭缝时，就要发生衍射的现象。
在缝后面出现的衍射波强度并不是均匀的，中央最强，同时也最宽。
在中央的两侧衍射波强度迅速减小，直至出现衍射波强度的最小值，即一级极小，此时衍射角为1Sin λα-=min φ ，其中λ是波长，a 是狭缝宽度。
两者取同一长度单位，然后，随着衍射角增大，衍射波强度又逐渐增大，直至出现一级极大值，角度为：132Sin λα-⎛⎫=∙ ⎪⎝⎭max φ实验仪器布置如图2，仪器连接时，预先接需要调整单缝衍射板的缝宽，当该板放到支座上时，应使狭缝平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致，此刻线应与工作平台上的900刻度的一对线一致。
转动小平台使固定臂的指针在小平台的1800处，此时小平台的00就是狭缝平面的法线方向。
这时调整信号电平使表头指示接近满度。
然后从衍射角00开始，在单缝的两侧使衍射角每改变20 读取 一次表头读数，并记录下来，这时就可画出单缝衍射强度与衍射角的关系曲线，并根据微波波长和缝宽算出一级极小和一级极大的衍射角，并与实验曲线上求得的一级极小和极大的衍射角进行比较。
此实验曲线的中央较平，甚至还有稍许的凹陷，这可能是由于衍射板还不够大之故。
图2 单缝衍射仪器配置1.4 实验内容与测试1.4.1 实验仪器设备微波分光仪1.4.2 测量内容当设置电磁波入射到单缝衍射板上时，在接收天线上将检测到信号，通过改变接收天线的角度，得到接收微安表显示的数值。
单缝衍射
0I ϕI ϕI )2( λϕπβaSin =单缝衍射一、 实验目的1.观察单缝衍射现象，了解衍射特点；2.测量单缝衍射的相对光强分布。
二、 实验仪器激光器、单缝、检流计、硅光电池等 三、 实验原理照到狭缝上的波前上每一点都起着新波源的作用，从这个波前出发，光线迭加的结果是出现平行于狭缝的明暗相间的条纹。
亮条纹从中心往两侧依次是0级、1级、2级……n 级亮条纹。
暗条纹依次是1级、2级…..n 级。
设光轴上的光强为 屏上与光轴夹角 ϕ 为的一处光强为 220s i n ββII = （1）1.当)0(0==ϕβ时，0I I =ϕ；称为主极大或零级亮条纹。
2.当)2,1(⋅⋅⋅⋅±±==m m πβ，即am Sin λϕ=时，0=ϕI ，出现暗条纹。
暗条纹在a m λϕ=的方向上。
主极大两侧暗条纹之间的夹角aλϕ2=∆，其余暗条纹间的间距为aλϕ=∆。
3.其他亮条纹的位置：()322/2ββββββββSin Cos Sin Sin d d-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛极大值。
取时，即 ,0I tg Sin Cos βββββ==- 可得：⋅⋅⋅±±±=πππβ47.346.243.1，，即：)3(47.3,46.2,43.1 aa a λλλϕ±±±=亮条纹的光强是极值的0.047，0.017，0.008倍………4.总结：四、 实验内容和步骤1.按夫琅和费单缝衍射实验装置设计光路。
即入射到狭缝的光束是平行光，传播到观察点的各子波的光线也是平行光。
2.激光点亮并垂直于狭缝，观察屏放到较远处D>>a.3.观察单缝衍射现象 （1）调节狭缝又宽变窄，再由窄变宽，观察衍射图像的变化，估计出衍射图像刚出现可分辨条纹时的缝宽。
（2）调节缝宽，观察缝宽与衍射角的关系，注意其规律性。
（3）观察狭缝大小与亮条纹的宽度、亮度（光强）清晰度的关系。
单缝衍射实验报告
单缝衍射实验报告实验目的：通过单缝衍射实验，观察光的衍射现象，验证光的波动性质。
实验仪器与材料：1. 激光器。
2. 单缝装置。
3. 屏幕。
4. 尺子。
5. 电池。
实验原理：当光通过狭缝时，会产生衍射现象，即光波会在狭缝后面形成一系列明暗相间的条纹。
这是由于光波的波长和狭缝的大小相当，导致光波在通过狭缝后发生衍射。
实验步骤：1. 将激光器设置在一定的位置，使其光线垂直射向单缝装置。
2. 调整单缝装置，使其与激光器的光线垂直，并将屏幕放置在单缝后方一定的距离处。
3. 打开激光器，观察在屏幕上形成的衍射条纹。
4. 测量衍射条纹的间距和角度，并记录实验数据。
实验结果与分析：通过实验观察，我们发现在屏幕上形成了一系列明暗相间的条纹，这些条纹呈现出明显的衍射特征。
通过测量衍射条纹的间距和角度，我们可以计算出光波的波长和单缝的大小，进一步验证了光的波动性质。
实验结论：通过单缝衍射实验，我们验证了光的波动性质，并观察到了光的衍射现象。
实验结果与理论预期相符，证明了光的波动性质对于光的传播和衍射现象具有重要意义。
实验的意义：单缝衍射实验是深入理解光的波动性质和衍射现象的重要实验之一。
通过这个实验，我们可以更加直观地认识光的波动特性，加深对光学原理的理解，为光学研究和应用提供重要的实验依据。
总结：通过本次实验，我们深入了解了光的波动性质和衍射现象，实验结果与理论预期相符，验证了光的波动性质。
这对于我们进一步学习光学知识和探索光学应用具有重要的意义。
希望通过本次实验，能够激发大家对光学的兴趣，促进光学领域的发展和应用。
单缝衍射实验实验报告
一、实验目的1. 观察并了解单缝衍射现象及其特点。
2. 学会使用光电元件测量单缝衍射光强分布，并绘制光强分布曲线。
3. 通过单缝衍射的规律计算单缝的宽度。
二、实验原理单缝衍射是指当光波通过一个狭缝时，光波在狭缝后方形成一系列明暗相间的衍射条纹。
这种现象是由于光波在通过狭缝时，波前受到限制，从而发生衍射，形成衍射条纹。
单缝衍射的原理基于惠更斯-菲涅耳原理，即波前的每一个点都可以看作是次级波源，这些次级波源发出的波在空间中相互干涉，形成衍射条纹。
单缝衍射的光强分布可以用以下公式表示：\[ I = I_0 \left( \frac{\sin^2 \left( \frac{\pi a \sin \theta}{\lambda} \right)}{\left( \frac{\pi a \sin \theta}{\lambda} \right)^2} \right) \]其中，\( I \) 是衍射条纹的光强，\( I_0 \) 是入射光的光强，\( a \) 是狭缝宽度，\( \theta \) 是衍射角，\( \lambda \) 是入射光的波长。
三、实验仪器1. 激光器2. 单缝衍射装置3. 光电探头4. 数字式检流计5. 白屏6. 光具座四、实验步骤1. 将激光器、单缝衍射装置、光电探头、白屏和光具座按照实验要求连接好。
2. 打开激光器，调节光路，使激光束垂直照射到单缝上。
3. 将光电探头放置在单缝后方，调整位置，观察并记录不同位置的光强值。
4. 改变狭缝宽度，重复步骤3，记录不同狭缝宽度下的光强分布。
5. 将光强值与位置数据整理成表格，绘制光强分布曲线。
五、实验结果与分析1. 观察到单缝衍射现象，在单缝后方形成了一系列明暗相间的衍射条纹。
2. 通过光电探头测量不同位置的光强值，绘制光强分布曲线。
3. 通过光强分布曲线，可以观察到以下特点：- 中央亮条纹最宽，两侧亮条纹逐渐变窄。
- 亮条纹之间有暗条纹，暗条纹的宽度逐渐减小。
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，验证衍射理论。
3、学习使用光传感器和计算机软件进行数据采集和处理。
二、实验原理当一束光通过一条狭窄的缝隙时，会在屏幕上形成明暗相间的条纹，这种现象称为单缝衍射。
其光强分布可以用菲涅耳半波带法来解释。
假设单缝的宽度为＄a$，入射光的波长为＄＼lambda$，衍射角为＄＼theta$。
根据半波带法，将单缝处的波阵面分成若干个半波带。
当缝宽＄a$ 满足一定条件时，相邻半波带发出的光在屏幕上的某些位置会相互抵消，形成暗条纹；而在其他位置，光会相互加强，形成亮条纹。
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_0$ 是中央明纹的光强，＄＼beta ＝＼frac{＼pi a ＼sin＼theta}｛＼lambda}＄。
三、实验仪器1、氦氖激光器2、单缝装置3、光传感器4、数据采集卡5、计算机及相关软件6、光屏四、实验步骤1、调整实验装置将氦氖激光器、单缝装置和光屏依次放置在光学导轨上，并使其中心大致在同一高度。
调整单缝装置，使单缝与激光束垂直，并使单缝的宽度适中。
2、连接仪器将光传感器与数据采集卡连接，再将数据采集卡与计算机连接。
打开计算机上的相关软件，设置采集参数，如采样频率、采样点数等。
3、测量光强分布移动光屏，使激光束通过单缝后在光屏上形成清晰的衍射条纹。
将光传感器放置在光屏上，从中央明纹开始，沿着衍射条纹的方向逐点测量光强，并记录数据。
4、数据处理将采集到的数据导入计算机软件中，进行处理和分析。
绘制光强分布曲线，并与理论曲线进行比较。
五、实验数据及处理以下是实验中测量得到的光强数据（单位：相对光强）：｜位置（mm）｜光强｜｜｜｜｜－15 ｜ 001 ｜｜－12 ｜ 003 ｜｜－9 ｜ 008 ｜｜－6 ｜ 015 ｜｜－3 ｜ 025 ｜｜ 0 ｜ 100 ｜｜ 3 ｜ 025 ｜｜ 6 ｜ 015 ｜｜ 9 ｜ 008 ｜｜ 12 ｜ 003 ｜｜ 15 ｜ 001 ｜根据上述数据，绘制出光强分布曲线如下：此处插入光强分布曲线图从曲线中可以看出，中央明纹的光强最大，两侧光强逐渐减小，并且出现了一系列明暗相间的条纹。
单缝衍射实验报告
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. 应用单缝衍射的规律计算单缝缝宽。
二、实验原理当光波遇到障碍物时，会发生衍射现象。
单缝衍射是光波通过狭缝后，在屏幕上形成明暗相间的条纹图样。
根据夫琅禾费衍射原理，当狭缝宽度与入射光波长相当或更小时，衍射现象较为明显。
三、实验仪器1. 激光器；2. 单缝二维调节架；3. 小孔屏；4. 一维光强测量装置；5. WJH型数字式检流计；6. 导轨。
四、实验步骤1. 将激光器、单缝二维调节架、小孔屏、一维光强测量装置依次放置在导轨上，调整激光器与小孔屏的等高共轴；2. 调整单缝二维调节架，使激光束通过单缝；3. 调整小孔屏与单缝的距离，使衍射条纹清晰地显示在屏幕上；4. 在屏幕上测量不同位置的衍射条纹光强，并记录数据；5. 改变单缝宽度，重复步骤3和4，观察衍射条纹的变化；6. 利用测量数据，绘制光强分布曲线，并与理论曲线进行比较。
五、实验结果与分析1. 观察衍射现象：通过实验，我们观察到单缝衍射现象，屏幕上出现明暗相间的条纹图样。
随着单缝宽度的减小，衍射条纹变得更加明显，且条纹间距增大。
2. 测量光强分布：通过一维光强测量装置，我们测量了不同位置的衍射条纹光强，并记录数据。
根据数据，绘制了光强分布曲线，并与理论曲线进行了比较。
实验结果与理论曲线基本吻合，说明单缝衍射规律符合夫琅禾费衍射原理。
3. 计算单缝缝宽：根据光强分布曲线，我们可以计算单缝的缝宽。
通过测量数据，我们得到单缝宽度约为2.5mm。
六、实验结论1. 单缝衍射现象符合夫琅禾费衍射原理，衍射条纹的光强分布与理论曲线基本吻合；2. 通过实验，我们验证了单缝衍射规律，并计算了单缝的缝宽。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意保持光路等高共轴，以保证衍射条纹的清晰显示；2. 调整单缝宽度时，应缓慢进行，避免剧烈震动导致数据误差；3. 在测量光强分布时，注意记录数据，以便后续分析。
实验6-单缝衍射
实验6 单缝衍射的相对光强分布【实验目的】1．观察单缝的夫琅和费衍射现象及用光电元件测量其相对光强分布2．由单缝衍射相对光强分布曲线计算狭缝宽度【仪器用具】光具座、He-Ne激光器、减光片、可调单缝、光电池、光点检流计、测距机构。
【原理概述】光的衍射是光的波动性的基本特征之一，在光谱分析、晶体分析、全息技术、光信息处理等精密测量和近代光学技术中，衍射已成为一种有力的研究手段和方法。
光在传播过程中遇到尺寸接近于光波长的障碍物时（如狭缝、小孔、细丝等），发生偏离直2菲涅尔原理，可以导出屏上任一点 P处的光强为：220)sin ()sin (sin λθπλθπθa a I I = （1） 式中a 为狭缝宽度，λ为入射光波长，θ为衍射角，根据上式可以作出光强分布曲线如图2从曲线上可以看出：① 当0=θ，光强有最大值0I ，称为主极大，大部分能量落在主极大上。
② 当a k /sin λθ=（ ,3,2,1±±±=k 时，0=θI ，出现暗条纹，因θ近似认为暗条纹在a K /λθ=主极强两侧暗纹之间的角距离a /2λθ=∆其他相邻暗纹之间的角距离均相等（/λθ=∆③ 两次极大之间的距离并不相等。
【实验中的一些问题】1． 满足夫琅和费衍射条件的讨论在实验中，我们可以不用透镜L 1，L 2（图1），而获得夫琅和费衍射图样。
因激光束的发射角很小（1≈d 毫弧度），而且单缝的宽度a 也很小，所以用激光束直接照射狭缝，可认为是平行光入射，而撤去透镜L 1。
另外，只要接收屏与狭缝的距离满足18/2<<λZ a ，即可撤去透镜L 2，而直接在屏上观察到夫琅和费衍射条纹。
下面导出这一条件：如图3，P 0为衍射角θ与0OP 足条件。
(λ<<-)00OP AP -+))2((22Z aZ 因a Z >>，可得即有：2光电流与光强成线性关系的条件下，我们才能以光电流的强度来表示光的相对强度。
单缝衍射光强分布实验报告
单缝衍射光强分布实验报告实验报告：单缝衍射光强分布实验一、实验目的通过实验观察和探究单缝衍射现象，了解光的波动性质，研究单缝衍射光强分布的规律。
二、实验原理单缝衍射是指当光线通过一个狭缝时，由于光的波动性质，光波会发生衍射现象，即光线会向周围扩散。
根据夫琅禾费衍射公式，单缝衍射光强分布的规律可以通过以下两个公式推导得出：1.衍射公式：θ=mλ/b其中，θ为衍射角，m为条纹的级次（m=0,±1,±2,...），λ为波长，b为狭缝宽度。
2. 衍射光强分布公式：I = I0 * (sin(β) / β)^2 * (sin(Nα) / sin(α))^2其中，I为条纹的光强，I0为中央条纹的光强，β为β = πb *sinθ / λ，α为α = πa * sinθ / λ，a为光源的宽度，N为缝数。
三、实验步骤1.将光源与被研究的缝隙间隔一定距离，并确保光源垂直照射缝隙。
2.使用光屏接收衍射光，并根据需要调整光屏距离缝隙的距离，以便更好地观察衍射条纹。
3.用CCD相机拍摄光屏上的衍射条纹，通过图像处理软件量化光强，得到光强分布曲线。
4.调整狭缝的宽度，观察并记录不同宽度下的光强分布情况。
5.重复实验多次，取平均值以减小误差。
四、实验结果与分析通过实验观察到的结果，我们可以得到以下结论：1.光强分布呈现明暗相间的条纹状，其中最中央的一条条纹最亮，两侧的条纹逐渐减弱。
2.随着波长λ的增大，条纹间距减小，光强分布也发生变化。
3.随着缝宽b的增大，条纹变得更为集中，光强分布呈现更明显的周期性变化。
4.当缝数N增加时，条纹的光强分布曲线会发生明显的变化，呈现出更多的衍射条纹。
五、实验注意事项1.实验过程中需要保证光源的稳定性，尽量避免光强波动引起的误差。
2.调整光屏与缝隙距离时，需注意确保垂直照射，并尽可能保持一定的距离以获得更清晰的图像。
3.使用CCD相机拍摄图像时，应注意调整曝光时间和对比度以获得最佳的图像质量。
单缝衍射实验原理
单缝衍射实验原理
称单缝衍射实验，是指将一束来自光源的感光元件的光线，通过一个形状为双凹面镜的光学元件分割为两条光束，通过向光学元件所在面注入一定量的能量，使分离出来的另一条光束在一定条件下出现衍射现象，只有在强烈的衍射条件下，光束才会呈现出条纹状的衍射现象。
单缝衍射实验的基本原理是，在光学元件的凹面上，利用自由波的叠加，使视场内的另一道光束产生衍射现象，从而改变传播方向，使入射光线出现衍射，从而产生出一个衍射像。
这个衍射像分为入射光线方向，周围光线消失，空间两个区域，离光学元件两边在距离上是相等的，而在光强上有锐淡的变化。
衍射现象的发生，是自由波的叠加过程，以及各种折射现象综合作用的结果。
单缝衍射实验
记录实验数据及处理
记录相邻暗条纹的位置：
1
2
3
4
5
6
求得亮条纹间距平均值：S。
kLλ Lλ = 代入： d = xk S
即得实验值。
和标准值d=0.215mm比较求绝对误差。
λ = 589.3nm
a1 + a2 + a3 + a4 + a5 (a1 − a ) 2 + (a2 − a ) 2 + (a3 − a ) 2 + (a4 − a ) 2 + ( a5 − a ) 2 a= , ∆a = , a = a ± ∆a 5 n *(n − 1)
验证中央亮条纹宽度是次级亮条纹宽度的两倍 注： 以相邻两暗条纹的间距作为亮条纹的间距。
-k5 -k4 -k3 -k2 -k1 k1 1 2 3 K平均
k2
k3
k4
k5
k3 − ( − k 3 ) k1 − (−k1 ) k 2 − ( − k2 ) x1 = , x2 = , x3 = ........... 2 2 2 (2 + 1) * λ * f (2* 2 + 1) * λ * f (2*3 + 1) * λ * f a1 = , a2 = , a3 = ...... 2* x1 2* x2 2* x3
狭缝s1
读数显微镜 狭缝s2
实验前注意调节： 1、在光学平台上放上钠灯源、狭缝S1粗调光路共轴。 2、调节狭缝S1使钠光竖直出射。 实验中注意调节： 狭缝S2和狭缝S1平行。 平行。
单缝衍射实验求狭缝宽度的数据记录及处理
注意：读数时测目显微镜往同一方向移动以减少回程误差。 注意：读数时测目显微镜往同一方向移动以减少回程误差。
衍射现象小实验报告(3篇)
第1篇实验目的通过本次实验，了解并验证光的衍射现象，掌握单缝衍射和双缝衍射的基本原理，观察衍射条纹的形成及其特点，加深对波动光学中衍射概念的理解。
实验原理衍射是光波遇到障碍物或通过狭缝时，发生偏离直线传播的现象。
当障碍物的孔径或狭缝的宽度与光波的波长相当或更小，光波会发生明显的衍射现象。
衍射现象可以分为单缝衍射和双缝衍射。
单缝衍射时，光波通过单缝后，在屏幕上形成明暗相间的衍射条纹。
衍射条纹的间距与狭缝宽度、光波波长和观察距离有关。
双缝衍射时，光波通过两个相距很近的狭缝后，在屏幕上形成干涉条纹。
干涉条纹的间距与狭缝间距、光波波长和观察距离有关。
实验器材1. 单缝衍射装置：包括激光器、狭缝板、光屏、支架等。
2. 双缝衍射装置：包括激光器、狭缝板、光屏、支架等。
3. 量角器、刻度尺、白纸等。
实验步骤1. 单缝衍射实验（1）将激光器发射的激光束调至最佳状态，确保光束平行。
（2）将狭缝板放置在激光束的路径上，调整狭缝板与光屏的距离，使衍射条纹清晰可见。
（3）观察并记录衍射条纹的间距，用刻度尺测量。
（4）改变狭缝宽度，重复步骤（3），记录不同宽度下的衍射条纹间距。
2. 双缝衍射实验（1）将激光器发射的激光束调至最佳状态，确保光束平行。
（2）将狭缝板放置在激光束的路径上，调整狭缝板与光屏的距离，使衍射条纹清晰可见。
（3）观察并记录干涉条纹的间距，用刻度尺测量。
（4）改变狭缝间距，重复步骤（3），记录不同间距下的干涉条纹间距。
实验结果与分析1. 单缝衍射实验通过实验，我们观察到当狭缝宽度减小时，衍射条纹间距增大；当狭缝宽度增大时，衍射条纹间距减小。
这符合单缝衍射原理。
2. 双缝衍射实验通过实验，我们观察到当狭缝间距减小时，干涉条纹间距增大；当狭缝间距增大时，干涉条纹间距减小。
这符合双缝衍射原理。
实验结论通过本次实验，我们验证了光的衍射现象，掌握了单缝衍射和双缝衍射的基本原理。
实验结果表明，衍射条纹间距与狭缝宽度、狭缝间距和光波波长有关。
实验6单缝衍射的光强分布
实验３１单缝衍射的光强分布光的衍射可分为菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射两类，前者是近场衍物，后者是远场衍射又称平行光衍射。
本实验讨论夫琅禾费单缝衍射中衍射图像的相对光强分布，从而进一步加深对衍射理论的理解。
【预习重点】（１）了解夫琅禾费单缝衍射图样光强分布的理论推导。
（２）了解ＣＣＤ光强分布测量仪结构与使用方法。
（３）单缝衍射光强分布的测量方法。
参考书：《光学》，母国光、战元龄编，第九章。
【仪器】光具座、氦氖激光器、小孔光阑、可调狭缝、自动光强测量仪。
【原理】按惠更斯—菲涅耳原理不仅能够计算夫琅禾费单缝衍射明暗条纹的间隔（见实验３０原理），而且可以计算衍射图样的光强分布。
就图３０—１而言，到达Ｐ０点的次级子波因相位相同，叠加得到加强；来自ＡＢ面的子波到达Ｐｋ点时相位各不相同，这点的光强就决定于各子波源沿φ角发射的次级子波在该点的叠加结果。
按照这种方法计算出的Ｐｋ位置的光强（３１—１）其中式中：Ｉ０是衍射条纹中心Ｐ０处的光强；ａ是狭缝宽度（详细计算过程可参阅预习重点中介绍的参考书）。
在式（３１—１）中，令Ｉ＝０，求暗条纹位置。
Ｉ＝０时，ｓｉｎｕ＝０，即ｕ＝ｋπ，或，于是得到ａｓｉｎφ＝ｋλ（ｋ＝±１，±２，…）（３１—２）可见，暗条纹是以中央极大为中心两侧等距分布的。
为确定各级亮条纹的位置，可将Ｉ对ｕ求导数，并令其等于零，即或ｕｃｏｓｕ－ｓｉｎｕ＝０ｔｇｕ＝ｕ这个方程的解可由两个函数ｆ１（ｕ）＝ｔｇｕ和ｆ２（ｕ）＝ｕ图形的交点求得（见图３１—３）。
图３１—３函数ｆ１（ｕ）＝ｔｇｕ和ｆ２（ｕ）＝ｕ的图形交点是方程ｔｇｕ＝ｕ的解表３１—１列出各级亮条纹的ｕ值解及对应的光强Ｉ。
可以看出，各级亮条纹并不刚好在１.５π，２.５π，…位置，而稍有偏离。
通常给出的亮条纹位置ａｓｉｎφ＝（２ｋ＋１）λ／２（ｋ＝０，±１，±２，…）是近似的。
从以上分析可以得到理论上的夫琅禾费单缝衍射光强分布曲线，如图３１—４所示。
单缝衍射的光强分布实验报告
单缝衍射的光强分布实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过实验方法，观察单缝衍射的光强分布规律，验证光的波动性质，并掌握单缝衍射实验的基本原理和方法。
二、实验仪器与设备。
1. He-Ne 激光器。
2. 单缝衍射装置。
3. 透镜。
4. 光电探测器。
5. 光强测量仪。
6. 旋转支架。
7. 直尺。
8. 电脑。
三、实验原理。
单缝衍射是指当平行光垂直射到一个狭缝上时，狭缝边缘会成为新的次波源，这些次波源发出的次波将会互相干涉，而在远离缝口处，光强的分布将会呈现出特定的规律。
四、实验步骤。
1. 将He-Ne激光器置于实验台上，并调整使其垂直射向单缝装置。
2. 调整单缝装置，使其与激光束垂直，同时调整透镜位置，使得透镜的焦点与单缝处于同一平面上。
3. 将光电探测器固定在旋转支架上，并将支架放置在离单缝装置一定距离的位置。
4. 通过旋转支架，使光电探测器依次测量不同角度下的光强。
5. 将光强测量仪连接至电脑，记录并分析实验数据。
五、实验数据与分析。
通过实验测量得到的数据，我们可以绘制出单缝衍射的光强分布图。
从图中可以清晰地看出，在中央最亮的主极大附近，存在一系列暗纹和亮纹，这些暗纹和亮纹的分布规律符合单缝衍射的理论预期，验证了光的波动性质。
六、实验结论。
通过本次实验，我们成功观察到了单缝衍射的光强分布规律，验证了光的波动性质。
同时，我们掌握了单缝衍射实验的基本原理和方法。
这对于我们进一步深入理解光的波动性质，以及在实际应用中具有重要的意义。
七、实验注意事项。
1. 在实验过程中，要注意激光的安全使用，避免直接照射眼睛。
2. 调整实验装置时，要小心操作，避免损坏设备。
3. 实验结束后，要做好实验装置的清理和归还工作。
八、参考文献。
1. 《大学物理实验教程》。
2. 《光学实验指导书》。
以上就是本次单缝衍射的光强分布实验报告，希望对大家有所帮助。
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。
单缝衍射实验报告小结(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过观察和测量单缝衍射现象，了解单缝衍射的基本原理，掌握单缝衍射光强分布的特点，并应用相关规律计算单缝的缝宽。
二、实验原理当光波遇到障碍物时，会发生衍射现象，即光波绕过障碍物传播。
当障碍物的大小与光的波长相当时，衍射现象尤为明显。
单缝衍射是光波通过一个狭缝后，在屏幕上形成的光强分布图样。
本实验采用夫琅和费衍射原理，即光源与接收屏距离衍射物相当于无限远时所产生的衍射。
单缝衍射的光强分布可以用以下公式描述：\[ I(\theta) = I_0 \left(\frac{\sin(\beta)}{\beta}\right)^2 \]其中，\( I(\theta) \) 是衍射角为 \( \theta \) 处的光强，\( I_0 \) 是中心亮条纹的光强，\( \beta \) 是衍射角。
三、实验仪器1. 激光器：提供单色平行光束。
2. 单缝二维调节架：用于调节狭缝的宽度。
3. 小孔屏：用于放置单缝。
4. 一维光强测量装置：用于测量不同位置的光强。
5. WJH型数字式检流计：用于测量光强。
四、实验步骤1. 将激光器、单缝二维调节架、小孔屏、一维光强测量装置和WJH型数字式检流计依次放置在光学导轨上，确保等高共轴。
2. 调节单缝的宽度，记录不同宽度下的衍射光强分布。
3. 改变单缝与屏幕之间的距离，观察衍射光强分布的变化。
4. 测量不同衍射级次的光强，记录数据。
5. 利用实验数据绘制光强分布曲线，并与理论曲线进行比较。
五、实验结果与分析1. 单缝宽度对衍射光强分布的影响：实验结果显示，随着单缝宽度的减小，衍射光强分布的中央亮条纹变窄，两侧的暗条纹间距变大。
这与理论公式相符。
2. 单缝与屏幕距离对衍射光强分布的影响：实验结果显示，随着单缝与屏幕距离的增加，衍射光强分布的中央亮条纹变宽，两侧的暗条纹间距变小。
这也与理论公式相符。
3. 光强分布曲线：实验测得的光强分布曲线与理论曲线基本一致，说明单缝衍射实验结果符合夫琅和费衍射原理。
单缝衍射实验报告数据
单缝衍射实验报告数据一、实验目的了解单缝衍射现象，观察衍射条纹的特点，测量衍射条纹的宽度和间距，探究单缝宽度、波长等因素对衍射条纹的影响，并通过实验数据验证衍射理论。
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。
在屏幕上会出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹，两侧对称分布着一系列强度逐渐减弱的暗条纹和次亮条纹。
根据惠更斯菲涅耳原理，单缝衍射的光强分布可以用下式表示：＼I ＝ I_0 ＼left(＼frac{＼sin\beta}｛＼beta}＼right)＾2\其中，＼（I\）为衍射光强，＼（I_0\）为中央亮纹的光强，＼（＼beta ＝＼frac{＼pi a ＼sin\theta}｛＼lambda}＼），＼（a\）为单缝宽度，＼（＼theta\）为衍射角，＼（＼lambda\）为入射光波长。
当\（＼beta ＝ k\pi\）（＼（k ＝＼pm 1, ＼pm 2, ＼cdots\））时，＼（I ＝ 0\），对应暗条纹的位置。
三、实验仪器氦氖激光器、单缝装置、光屏、直尺、游标卡尺等。
四、实验步骤1、调整实验装置，使氦氖激光器、单缝和光屏在同一直线上，并保持水平。
2、打开激光器，让激光束通过单缝，在光屏上形成衍射条纹。
3、用直尺测量光屏到单缝的距离\（L\）。
4、用游标卡尺测量单缝的宽度\（a\）。
5、选择不同宽度的单缝，重复上述步骤，测量多组数据。
6、仔细观察衍射条纹，记录中央亮纹的宽度\（x_0\）和两侧各级暗条纹的间距\（x_k\）。
五、实验数据记录与处理｜单缝宽度＼（a\）（mm）｜光屏到单缝距离＼（L\）（m）｜中央亮纹宽度＼（x_0\）（mm）｜第一级暗纹间距＼（x_1\）（mm）｜第二级暗纹间距＼（x_2\）（mm）｜｜｜｜｜｜｜｜ 010 ｜ 150 ｜ 800 ｜ 400 ｜ 200 ｜｜ 015 ｜ 150 ｜ 600 ｜ 300 ｜ 150 ｜｜ 020 ｜ 150 ｜ 450 ｜ 225 ｜ 113 ｜根据实验数据，我们可以计算出衍射角\（＼theta\）。
单缝衍射实验报告
单缝衍射实验报告单缝衍射实验报告一、实验目的1. 掌握单缝衍射实验的基本原理和方法。
2. 理解波动光学原理。
3. 通过实验，观察到学习到衍射现象。
二、实验仪器和材料1. 激光器2. 千分尺3. 单缝光屏4. 趋光片5. 牛顿环实验盘三、实验原理当平行光射到一个缝口上时，会在缝口之后产生过程中衍射现象。
根据惠更斯-菲涅尔原理，缝口受到波射到缝口旁边透射的波的干涉作用，因此，衍射情况取决于波面的形状。
对于平面波，波面是平面的，缝口对其没有衍射。
对于波脊自行塞耳面，缝的宽度小于波长时，波面在缝口上弯曲，产生衍射现象。
四、实验步骤1. 将激光器固定在合适的位置上，使得激光射到一个致密的单缝屏上。
2. 调节激光的方向和位置，使得激光垂直打在单缝上。
3. 打开光源，将光线照射到单缝上。
4. 观察并记录出射光线的衍射图样。
5. 利用千分尺测量光斑的距离，并计算出衍射角度。
6. 在实验盘上观察得到的图样，观察到牛顿环，计算出各圈的半径。
五、实验结果及分析通过观察和记录实验现象，得到衍射图样如下：(在这里插入衍射图样)利用千分尺测量光斑在屏幕上的距离，可以计算出衍射角度。
根据光斑的位置和孔的尺寸，我们可以计算出波长的大小。
通过观察牛顿环实验图样，可以计算出各圈的半径。
通过计算，我们可以得到波长和光的频率。
六、实验结论通过实验，我们观察到了单缝衍射的现象，并且通过测量和计算，得到了波长和频率。
单缝衍射实验是对波动光学理论的实证，通过这个实验，我们更加深入地理解了波动光学原理，并且加深了我们对光学实验技术的了解。
七、实验心得通过这个实验，我深入了解了波动光学原理，并且通过观察和记录实验数据，对实验结果有了更深入的理解。
实验过程中，我学会了如何操作激光器和光屏，掌握了测量工具的使用和实验数据的处理方法。
这个实验让我对波动光学有了更深入的了解，并且增加了我对实验操作技巧的掌握。
这次实验让我学到了很多东西，对我以后的学习和工作都有很大的帮助。
单缝衍射实验报告
单缝衍射实验报告实验目的：（1）观察单缝衍射的现象；（2）测量单缝衍射的衍射角和衍射露（主极大和副极大）；（3）验证单缝衍射的公式。
实验仪器：单缝衍射装置、刻度尺、测角器、单色光源、三脚架等。
实验步骤：1. 准备工作：a. 将单缝衍射装置固定在三脚架上，并与刻度尺垂直放置；b. 选择合适的单色光源，保证实验环境的暗度。
2. 调整实验装置：a. 通过调节光源的位置和角度，使得单缝产生的衍射光线垂直入射光轴；b. 调节刻度尺的位置和角度，使得刻度尺水平对准衍射光线；c. 调整单缝装置的位置和角度，使得衍射光线通过单缝后方形成一均匀的光斑。
3. 观察衍射现象：a. 关闭室内其他光源，使得实验环境暗度；b. 用测角器测量衍射光线的衍射角，即主极大的角度；c. 观察并记录副极大的位置和亮度，以及光斑的形状。
4. 测量数据：a. 测量主极大的角度，并计算出衍射角；b. 测量副极大的位置，并计算出衍射波长；c. 按照衍射公式计算出单缝的宽度。
5. 结果分析：a. 对比实验结果和理论预测，讨论实验误差和不确定性；b. 总结单缝衍射的规律和特点。
实验注意事项：1. 光源要稳定并保持单色；2. 调整实验装置时要小心操作，避免损坏实验装置和光源；3. 测量数据时要准确读取仪器刻度，避免人为误差；4. 实验环境要保持暗度，尽量避免其他光源的干扰。
实验结果：实验结果请查看实验记录表格。
结论：通过本次实验，我们观察到了单缝衍射的现象，并测量了单缝衍射的衍射角和衍射波长。
实验结果与理论预测相符合，验证了单缝衍射的公式。
单缝衍射具有波动性质，衍射光的亮度会随着角度的变化而变化，且存在主极大和副极大。
实验中的误差主要来自仪器读数的不确定性和实际光源的稳定性，为提高实验结果的准确性，我们可以采取更精确的仪器和更稳定的光源。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验6 单缝衍射的相对光强分布
【实验目的】
1． 观察单缝的夫琅和费衍射现象及用光电元件测量其相对光强分布 2． 由单缝衍射相对光强分布曲线计算狭缝宽度
【仪器用具】
光具座、He-Ne 激光器、减光片、可调单缝、光电池、光点检流计、测距机构。
【原理概述】
光的衍射是光的波动性的基本特征之一，在光谱分析、晶体分析、全息技术、光信息处理等精密测量和近代光学技术中，衍射已成为一种有力的研究手段和方法。
光在传播过程中遇到尺寸接近于光波长的障碍物时（如狭缝、小孔、细丝等），发生偏离直线路径的现象，称为光的衍射。
光的衍射现象通常分为两类，一类是菲涅尔衍射，一类是夫琅2菲涅尔原理，可以导出屏上任一点θP 处的光强为：
220
)
sin ()sin (
sin λ
θπλθ
πθa a I I = （1） 式中a 为狭缝宽度，λ为入射光波长，θ为衍射角，根据上式可以作出光强分布曲线如图2从曲线上可以看出：
① 当0=θ，光强有最大值0I ，称为主
极大，大部分能量落在主极大上。
② 当a k /sin λθ=（ ,3,2,1±±±=k ） 时，0=θI ，出现暗条纹，因θ角很小，可以 近似认为暗条纹在a K /λθ=的位置上，可见， 主极强两侧暗纹之间的角距离a /2λθ=∆，而 其他相邻暗纹之间的角距离均相等（a /λθ=∆）。
③ 两相邻暗纹之间都有一个次极大，这些
极大的位置和相对强度列表如下，可以看到相邻 图 2 两次极大之间的距离并不相等。
【实验中的一些问题】
1． 满足夫琅和费衍射条件的讨论
在实验中，我们可以不用透镜L 1，L 2（图1），而获得夫琅和费衍射图样。
因激光束的发射角很小（1≈d 毫弧度），而且单缝的宽度a 也很小，所以用激光束直接照射狭缝，可认为是平行光入射，而撤去透镜L 1。
另外，只要接收屏与狭缝的距离满足18/2<<λZ a ，即可撤去透镜L 2，而直接在屏上观察到夫琅和费衍射条纹。
下面导出这一条件：
如图3，P 0为衍射角θ与0OP 足条件。
(λ<<-)00OP AP -+))2
((22Z a
Z 因a Z >>，可得
Z Z
a Z Z a Z -+≈-+)81(42222
Z a 82
= 即有：
2
光电流与光强成线性关系的条件下，我们才能以光电流的强度来表示光的相对强度。
我们知道，在点光源的光场中，在某一点处的光强和它与光源的距离的平方成反比。
因此，改变光电池与光源的距离Z ，测量出相应的光电流i ，则由2/1~Z i 的关系曲线，便可确定光电池是否工作在线性区域。
硒光电池的结构如图4：
当受光照时，由于半导体的内光电效应，产生了一个电位差，其本身可视为一个电流发生器，在电路内不需加外电压。
它的光谱灵敏度和眼睛在白天的视见度大致一样，所以用途较广。
光电池有一反向电流：称为暗电流，应把它从测量结果中作为背景而扣除。
【实验内容】
1． 测定单缝衍射的相对光强分布
激光器、可调狭缝、光探头、观察屏等统称为光学元器件。
激光器、观察屏安装在一维磁性底座上，狭缝、光探头安装在二维磁性底座上。
按图5在光具座上放置各元件，取1=Z m 。
改变衍射角)/(Z X ≈θ的光强。
（1）粗调
①
流5mA 左右。
一般在点燃半小时 后测量，以保证光强的稳定性。
先只摆放激光器和观察屏，调节
激光器底座，让激光束打在观察 图 5
屏上。
屏上光点高度与激光器出光口高度一致，在水平面上确定一基准光路。
将底座的开关拨至“on ”。
② 摆上可调狭缝，狭缝沿竖直方向放置，与激光器出光口的距离不大于10cm 。
沿X 方向移动狭缝底座，使光束从狭缝穿过，观察屏上出现光斑或条纹，且条纹落在与光探头进光狭缝垂直的水平线上。
③ 调节狭缝底座上的螺杆，使光斑或条纹最亮。
将底座的开关拨至“on ”。
④ 调节狭缝宽度，使条纹中心亮纹的宽度约为5mm 。
⑤ 放上光探头，探头尽可能靠近观察屏，使图5 中的Z 值尽可能大。
沿X 方向移动光探头，使光探头读数最大。
将底座的开关拨至“on ”。
至此，所有光学元器件底座的开关都拨至“on ”的位置，粗调结束。
（2）细调
分别调节狭缝底座的平移螺杆、光探头底座的平移螺杆和垂直调节旋钮，使得光功率读数最大，上述任何一个旋钮改变，读数都变小。
该最大值就是衍射条纹主极大的光强。
要求最大值读数在100~160μW 之间，如若不符合要求，则可以调节狭缝的宽度，再按上述方法进行一次细调。
（3）测量衍射条纹的光强
① 测量前先用黑纸遮挡光探头，对光功率读数进行调零。
② 调节光探头底座平移螺杆，在X 方向上每隔~0.3mm 测一次光强（具体间隔由学生根据光强读数变化的快慢自行调整）。
从主极强一直测到第三条暗纹。
由于条纹的对称性，单边测量即可。
（4）记录光学元器件的位置
（5）作出0/~I I X X 关系曲线，将各个次极大的0/I I X 与理论结果进行比较，并由下面作
出的2/1~Z I X 曲线来分析其比较结果。
（6）由暗纹公式计算狭缝宽度a 。
2． 检测光功率计的读数与入射光强的线性关系
光源采用白炽灯，光探头初始位置离白炽灯出光口的距离不小于10cm ，初始光强读数不小于实验1 主极大的读数。
逐渐增大光探头与光源的距离，直至探头尽可能靠近观察屏。
每隔5cm 测一次光强。
每个位置读数前都必需在X 和Y 方向上微移光探头，使光强读数最大。
作出2/1~Z I X 曲线，讨论是否线性。
【思考题】
1．当缝宽增加一倍时，衍射花样的光强和条纹的宽度将会怎样改变？如缝宽减半。
又怎样改变？
2．检查光电池工件线性时，能否用激光光源？
3．使用光电池应注意那些问题？光电池进光狭缝的宽度对实验结果有何影响？
4．如何正确使用光点检流计？如何根据检流计光点的偏转来合理地选择量程？
【实验数据记录】表1
表2
附录
直流复射式光点检流计
一、结构原理
AC15型直流检流计属于磁电式结构，它的工作原理是基于导电线圈与磁场的相互作用。
如图一中，活动线圈放置在软铁制成的铁芯及永久磁铁中间。
当外电路有电流经拉丝通过线圈时，线圈便产生磁矩而偏转，偏转的角度由电流和拉丝的反作用力矩所决定。
此偏转角度由标度盘上的光点指示来读出。
图一中的球面反射镜M1，固定反射镜M3，反射镜M2组成一反射光路系统，使它们有可能在一个体积较小的机壳内制成高灵敏度的检流计。
检流计设有分流器，共有三档，档的灵敏度最小，它把输入的讯号衰减100倍；档的灵敏度次之，它把输入讯号衰减10倍；X1档的灵敏度最高。
二、使用方法
（1）根据使用项目的要求选择检流计，使检流计的分度值适合测量实际需要；并使它的外临界电阻接近于测量电路的电阻。
（2）接通电源时，应使电源开关所指示的位置与电压值一致，特别注意不要把220V电源插入6V插座内。
接通电源后，检查一下小灯泡是否点亮。
（3）如标度盘上找不到光点影像时，可将分流器开关置于“直接”档，并轻拍一下检流计，如有光点影像掠扫，则可调节零点调节钮，将光点调至标度盘上。
注意，当调节钮顺时针旋转时，光点往左移，反时针旋转时，光点往右移。
（4）零点调节
当有光点在标度盘上后，便可进行零点调节。
实验中我们多数采用光电池检流计来测量光强。
它的接收线路如图二。
当光电池受光照射时，回路中产生电流。
此电流驱动检流计的可动线圈，使之偏转。
我们以偏转的格值来反映相对光强的大小。
因此，使用前应先进行零点调节。
考虑到光电池存在着暗电流，我们想让此暗电流在检流计调零时便被扣除掉，以免影响测量结果。
方法如下：
接通开关K，在光电池不受光照的情况下，调节检流计的零点调节钮使光点的指示处在左边“50”的刻度上（标度盘上的零点调节栓可细调）。
我们以这刻度作为零点，那么图二中B处的读数应为40格。
注意，检流计换档使用时，零点会漂移，此时应重新调零。
（5）测量时，应从检流计的最低灵敏度档（）开始。
如果偏转不大，则可逐步转到档或者X1档。
档把实际电流衰减了100倍，档把电流衰减了10倍，因此读取的数据应X100和X10。
（6）在测量中当检流计指示摇晃不定时，可用“短路”档使检流计受阻尼。
同时，在改变电路，使用结束时，应将检流计短路，将分流器开关置于“短路”位置。