衍射光强实验报告

[paｔtern],其衍射光路图满足近似条件:
产生暗条纹[dａrk ｆringｅs]得条件就是: (1)
暗条纹得中心位置为：
（2) 两相邻暗纹之间得中心就是明纹次极大得中心[centｅr of brｉght fｒinges］。
由理论计算可得,垂直入射于单缝平面得平行光经单缝衍射后光强分布[ｉntensitｙ
回路内电阻恒定时，光电流得相对强度就直接表示了光得相对强度。 由于硅光电池得受光面积较大,而实际要求测出各个点位置处得光强,所以在硅
光电池前装一细缝光栏(0.５mm),用以控制受光面积,并把硅光电池装在带有螺旋测微 装置得底座上，可沿横向方向移动，这就相当于改变了衍射角。 四、实验仪器
SGＳ－3 型衍射光强实验系统：①单色光源:激光器;②衍射器件:可调单 缝、多缝板、多孔板、光栅;③接收器件:光传感器、光电流放大器、白屏；④光具座: 1m 硬铝导轨。 附 1:二维调节滑动座Leabharlann Baidu
一、实验简介 光得衍射现象就是光得波动性得一种表现。衍射现象得存在,深刻说明了光子得运
动 就是受测不准关系制约得。因此研究光得衍射,不仅有助于加深对光得本性得理解,也就 是 近代光学技术(如光谱分析,晶体分析,全息分析,光学信息处理等)得实验基础。
衍射导致光强在空间得重新分布,利用光电传感元件探测光强得相对变化,就是近
一部分光会传播到几何阴影中去,产生衍射现象。如果障碍物得尺寸与波长相近,那么
这样得衍射现象就比较容易观察到。 单缝衍射[single－sliｔ ｄiffraｃtioｎ］有两种：一种就是菲涅耳衍射[Frｅsnel dｉ
f缝frａ距c离tio光n］源,与单接收屏［ｒeceivｉｎg sｃreeｎ］均为有限远[ｎeaｒ fieｌｄ],或者说入射 波与衍射波都 就是球面波;另一种就是夫琅禾费衍射[Fraunｈofer dｉｆfraction],单缝距离光源与接 收屏均为
教学目得
单缝衍射光强分布研究 1、观察单缝衍射现象,加深对衍射理论得理解； 2、学会使用衍射光强实验系统，并能用其测定单缝衍射得光强分布; ３、形成实事求就是得科学态度与严谨、细致得工作作风。 重点:SＧS-3 型衍射光强实验系统得调整与使用 难点:1)激光光线与光电仪接收管共轴调节;2)光传感器增益度得正确调整 讲授、讨论、实验演示相结合 ３学时
当在小孔屏位置处放上硅光电
池与一维光强读数装置，与数字检
流计(也称光点检流计）相连得硅
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得光电流
图3
得大小就与落在硅光电池上得光强成正比,实验装置如图 3 所示。
根据硅光电池得光电特性可知,光电流与入射光能量成正比,只要工作电压不太
小,光电流与工作电压无关,光电特性就是线性关系。所以当光电池与数字检流计构成得
图2
，,在整个衍射图样中，此处光强最强,称为中央主极大[cenｔｒaｌ main maximum];中央明纹最亮、最宽,它得宽度为其她各级明纹宽度得两倍。
当,即时,,在这些地方为暗条纹。暗条纹就是 以光轴为对称轴,呈等间隔、左右对称得分布。中央亮条纹得宽度可用得两 条暗条纹间得间距确定,;某一级暗条纹得位置与缝宽成反比,大， 小，各级衍射条纹向中央收缩;当宽到一定程度,衍射现象便不再明显,只能瞧到中 央位置有一条亮线,这时可以认为光线就是沿几何直线传播得。
次极大［ｓecｏndａｒy maxｉｍｕm]明纹与中央明纹得相对光强分别为:
(4)
2、衍射障碍宽度得测量 由以上分析,如已知光波长,可得单缝得宽度计算公式为
(5) 因此,如果测到了第级暗条纹得位置,用光得衍射可以测量细缝得宽度。同
理，如已知单缝得宽度,可以测量未知得光波长。
３、光电检测
光得衍射现象就是光得波动性得一种表现。研究光得衍射现象不仅有助于加深对 光 本质得理解,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得相对变化,就是测量光强得方法之一,也就是光学精密测量得 常用 方法。
无限远［far field]或相当于无限远,即入射波与衍射波都可瞧作就是平面波。 在用散射角[scattｅring aｎgle]极小得激
光器(<０、002ｒａd)产生激光束[laser ｂeaｍ],
通过一条很细得狭缝(0、1~０.3mm 宽)，
在狭缝后大于０.5m 得地方放上观察屏,
就可以瞧到衍射条纹,它实际上就就是夫琅
这就是光具座上使用得一种有特殊装置得滑动座,4 个旋钮分列两侧，其中一侧有 3 个,上方得用于调节光学器件(如狭缝）在竖直平面内得转角,使器件铅直，中间得用 于横向调节;下面得用于锁定滑动座在导轨上得位置。
附 2:移动测量架 主要机构就是一个百分鼓轮控制精密丝杠,使一个可调狭缝往复移动,并由指针在
直尺上指示狭缝得位置,狭缝前后分别有进光管与安装光电探头得圆套筒。鼓轮转动一 周,狭缝移动 1mm,所以鼓轮转动一个小格,狭缝（连同光电探头)只移动 0.01mm。
禾费衍射条纹，如图 1 所示。
图1
当激光照射在单缝上时,根据惠更斯—菲涅耳原理[Ｈuｙｇens-Frｅsnel prinｃipｌ e缝],上单每一点都可瞧成就是向各个方向发射球面子波得新波源。由于子波迭加得结果,在 屏 上可以得到一组平行于单缝得明暗相间得条纹。
激光得方向性强,可视为平行光束。宽度为得单缝产生得夫琅禾费衍射图样
代技术中常用得光强测量方法之一。
二、实验目得
1、学会 SGS-３型衍射光强实验系统得调整与使用方法; 2、观察单缝衍射现象,研究其光强分布,加深对衍射理论得理解;
3、学会用光电元件测量单缝衍射得相对光强分布,掌握其分布规律;
４、学会用衍射法测量狭缝得宽度。
三、实验原理
1、单缝衍射得光强分布
当光在传播过程中经过障碍物时,如不透明物体得边缘、小孔、细线、狭缝等,
distｒibutｉoｎ oｆ ligｈｔ]得规律为:
(3)
式中,就是狭缝宽[ｗidth]，就是波长[wavｅleｎgth],
就是单缝位置到光电池[ｐhoｔocelll] 位置得距离,就是从
衍射条纹得中心位置到测量点之间得距离，其光强分布
如图 2 所示。
当相同,即相同时,光强相同,所以在屏上得
到得光强相同得图样就是平行于狭缝得条纹。当时,