单缝衍射实验实验报告

单缝衍射实验

一、实验目得

1、观察单缝衍射现象，了解其特点。

２、测量单缝衍射时得相对光强分布。

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得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，即一组平行于狭缝得明暗相间条纹。单缝衍射图样得暗纹中心满足条件：

（1) 式中,x为暗纹中心在接收屏上得ｘ轴坐标,ｆ为单缝到接收屏得距离；a为单缝得宽度，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，其宽度约为其她明纹宽度得两倍。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）就是光电转换元件。当光照射到光电探头表面时在光电探头得上下两表面产生电势差ΔU，ΔU得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，回路中电流得大小与ΔU成正比。因此,通过电流得大小就可以反映出入射到光电探头得光强大小。

四、实验内容

１、观察单缝衍射得衍射图形;

2、测定单缝衍射得光强分布；

3、利用光强分布图形计算单缝宽度。

五、数据处理

ﻫ★(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得第3级暗纹处,记录此处得位置读数X(此处得位置读数定义为0、０00)及光功率计得读数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:

ﻫ★ (2）根据记录得数据,计算单缝得宽度。

衍射狭缝在光具座上得位置 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得距离△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、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、09３0、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%得误差比较小,微小误差产生得原因有:

1、L1、L２、d’均存在读取得偶然误差。

2、在转动鼓轮移动光电探头时，每次移动距离与0、5ｍm间存在一定偶然误差。

3、根据拟合曲线读取得暗纹距离存在读取误差。

4、光电探头与光功率计本身存在系统误差,使得读取功率示数存在一定误差。

5、真实环境下操作时可能有自然光得干扰,导致光功率计得数据有一定偏差。

七、实验总结

１、实验结果显示得相对光强分布表明,波长为λ得单色平行光垂直照射到单缝上,在接收屏上，得到得单缝衍射图样就是一组平行于狭缝得明暗相间条纹。单缝衍射图样得暗纹中心满足条件: 式中,ｘ为暗纹中心在接收屏上得x轴坐标,f为单缝到接收屏得距离；a为单缝得宽度，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,其宽度约为其她明纹宽度得两倍。2、由波形图可以很直观地瞧出，中央主级大光强最大值远远大于其她主级大得光强最大值,又主极大依次向外，各级主极大光强最大值逐渐减小。

八、原始数据及数据处理过程(拍照之后粘贴在下方)（无此项实验无效,不给成绩)

见下两页

评分: