试验十光衍射相对光强分布的测量
光强分布测量实验报告
光强分布测量实验报告引言光强分布测量是光学实验中常用的一种手段。
通过测量光强的分布情况，可以了解光源的亮度、方向性以及光束的聚焦情况等信息。
本实验旨在通过测量不同光源的光强分布情况，并分析实验结果，探究光源的特性和光学仪器的使用方法。
实验材料和仪器- 可调节的光源- 光强分布测量仪器- 数据记录仪- 角度测量仪器实验步骤1. 将光源置于适当的位置，并调节光源的亮度。
2. 将光强分布测量仪器置于光源的前方适当位置，并将其与数据记录仪连接好。
3. 启动数据记录仪，并进行初始校准，以确保测量结果的准确性。
4. 选取适当的测量位置，将角度测量仪器与光强分布测量仪器进行配合，测量不同角度下的光强。
5. 重复步骤4，测量不同位置下的光强分布情况，并记录数据。
6. 根据实验数据，绘制光强分布曲线，并分析实验结果。
实验结果和分析经过实验测量，我们获得了不同角度和位置下的光强分布数据。
根据测量数据，我们绘制了光强分布曲线，并对实验结果进行了分析。
首先，我们可以观察到在光源正前方的位置，光强最强，随着角度的增加，光强逐渐减小。
这一结果符合我们的预期，说明光源辐射光的方向性较强。
其次，我们可以观察到在离光源较远的位置，光强分布呈现出较为均匀的趋势。
而在离光源较近的位置，光强分布不均匀，呈现出中央亮度高、周围亮度较低的特点。
这一现象说明光源的聚焦效果不佳，光线难以有效地集中在一点上。
此外，我们还观察到在不同光源下，光强分布曲线呈现出一定的差异。
不同光源在亮度和方向性上的差异会直接影响到光强的分布情况，从而导致光强分布曲线的差异。
因此，在进行光强分布测量时，需要对不同光源进行适当的选择和调整。
结论通过光强分布测量实验，我们得出以下结论：1. 光源的亮度和方向性对光强分布有重要影响，光源辐射的方向性越强，光强分布曲线的形状越明显。
2. 光源的聚焦效果直接影响光强分布的均匀性，较好的聚焦效果能够使光强分布更加均匀。
3. 不同光源的光强分布曲线存在差异，根据实际需要选择合适的光源进行测量。
光强分布的测量
光强分布的测量实验一、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。
３．学会用衍射法测量微小量。
4． 验证马吕斯定律。
二、实验原理如图1所示，图1 夫琅禾费单缝衍射光路图与狭缝E 垂直的衍射光束会聚于屏上P 0处，是中央明纹的中心，光强最大，设为I 0，与光轴方向成Ф角的衍射光束会聚于屏上P A 处，P A 的光强由计算可得：式中，b 为狭缝的宽度，λ为单色光的波长，当0=β时，光强最大，称为主极大，主极大的强度决定于光强的强度和缝的宽度。
当πβk =，即：220sin ββI I A =)sin (λφπβb =bKλφ=sin ），，，⋅⋅⋅±±±=321(K时，出现暗条纹。
除了主极大之外，两相邻暗纹之间都有一个次极大，由数学计算可得出现这些次极大的位置在β=±1.43π，±2.46π，±3.47π，…，这些次极大的相对光强I/I 0依次为0.047，0.017，0.008，…图2 夫琅禾费衍射的光强分布夫琅禾费衍射的光强分布如图2所示。
图3 夫琅禾费单缝衍射的简化装置用氦氖激光器作光源，则由于激光束的方向性好，能量集中，且缝的宽度b 一般很小，这样就可以不用透镜L 1，若观察屏（接受器）距离狭缝也较远（即D 远大于b ）则透镜L 2也可以不用，这样夫琅禾费单缝衍射装置就简化为图3，这时，由上二式可得三、实验装置激光器座、半导体激光器、导轨、二维调节架、一维光强测试装置、分划板 、可调狭缝、平行光管、起偏检偏装置、光电探头 、小孔屏、 数字式检流计、专用测量线等。
Dx /tan sin =≈φφxD K b /λ=图4 衍射、干涉等一维光强分布的测试四、实验步骤1. 接上电源（要求交流稳压220V ±11V ，频率50HZ 输出），开机预热15分钟；2. 量程选择开关置于“1”档，衰减旋钮顺时针置底，调节调零旋钮，使数据显示为－.000； （一）单缝衍射一维光强分布的测试1、 按图4搭好实验装置。
光强衍射实验报告
1. 观察并验证单缝衍射和多缝衍射的图样及其规律。
2. 理解衍射光强分布的原理，并掌握相关计算方法。
3. 掌握衍射实验装置的组装与调整。
二、实验原理光的衍射现象是光的波动性的一种表现。
当光波遇到障碍物或孔径时，会发生衍射现象，即光波绕过障碍物传播。
根据障碍物与波长的相对大小，衍射现象可分为单缝衍射和多缝衍射。
1. 单缝衍射：当光波通过单缝时，会发生衍射现象，形成一系列明暗相间的衍射条纹。
根据惠更斯-菲涅尔原理，衍射光强分布公式为：\[ I(\theta) = I_0 \left(\frac{\sin(\beta)}{\beta}\right)^2 \]其中，\( I(\theta) \)为衍射角为\(\theta\)处的光强，\( I_0 \)为入射光强，\(\beta\)为衍射角。
2. 多缝衍射：当光波通过多个狭缝时，会发生多缝衍射现象。
多缝衍射的光强分布与单缝衍射类似，但衍射条纹间距和强度分布有所不同。
多缝衍射的光强分布公式为：\[ I(\theta) = I_0 \left(\frac{\sin(\beta)}{\beta}\right)^2\frac{\cos^2(\alpha)}{\sin^2(\alpha)} \]其中，\(\alpha\)为相邻狭缝之间的夹角。
三、实验仪器与装置1. 激光器：用于产生单色光。
2. 单缝装置：用于产生单缝衍射。
3. 多缝装置：用于产生多缝衍射。
4. 光屏：用于观察衍射条纹。
5. 摄像头：用于记录衍射条纹图像。
6. 计算机软件：用于数据处理和分析。
1. 组装实验装置，确保激光器、单缝装置、多缝装置和光屏的位置正确。
2. 打开激光器，调整光束方向，使其垂直照射到单缝装置上。
3. 观察并记录单缝衍射条纹，使用摄像头记录图像。
4. 调整多缝装置，观察并记录多缝衍射条纹，使用摄像头记录图像。
5. 使用计算机软件对衍射条纹图像进行处理和分析，计算衍射条纹间距和光强分布。
衍射光强分布的测实验报告
三一文库（）〔衍射光强分布的测实验报告〕*篇一：衍射光强分布的测实验报告衍射光强分布的测量1008406006物理师范陈开玉摘要：为了观察并验证单缝衍射和多缝衍射的图样以及它们的规律，本实验设计了基于水平光路的测量方法。
运用自动光强记录仪来对衍射现象进行比较函数化的观察。
实验观察到衍射条纹随着缝宽变窄而模糊和间距扩大，并且通过仪器对光强图样的位置定位和夫琅禾费光强的公式来计算单缝的缝宽。
该实验装置结构简单、调节方便、条纹移动清晰。
关键词：衍射自动光强记录仪单缝多缝一、引言光的衍射现象是光的波动性的重要表现，并在实际生活中有较多应用，如运用单缝衍射测量物体之间的微小间隔和位移，或者用于测量细微物体的尺寸等。
本实验要求通过观察、测量夫琅禾费衍射光强分布，加深对光的衍射现象的理解和掌握。
二、实验原理1,衍射的定义:波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象。
衍射现象是波的特有现象，一切波都会发生衍射现象,而光也是波的一种,光在传播路径中，遇到不透明或透明的障碍物或者小孔（窄缝），绕过障碍物，产生偏离直线传播的现象称为光的衍射。
衍射时产生的明暗条纹或光环，叫衍射图样2,光的衍射分为夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射,夫琅禾费衍射是指光源和观察点距障碍物为无限远，即平行光的衍射;而菲涅尔衍射是指光源和观察点距障碍物为有限远的衍射.本实验研究的只是夫琅禾费衍射.实际实验中只要满足光源与衍射体之间的距离u,衍射体至观察屏之间的距离v都远大于就满足了夫琅禾费衍射的条件,其中a为衍射物的孔径,λ为光源的波长.3,单缝、单丝衍射原理：如上图所示，a为单缝宽度，缝和屏之间的距离为v，为衍射角，其在观察屏上的位置为x，x离屏幕中心o的距离为OX=，设光源波长为λ，则有单缝夫琅禾费衍射的光强公式为：式中是中心处的光强，与缝宽的平方成正比。
若将所成衍射图样的光强画成函数图象在坐标系中，则所成函数图象大致如下除主极强外，次极强出现在的位置，它们是超越方程的根，其数值为：对应的值为当角度很小时，满足，则OX可以近似为因而我们可以通过得出函数中次级强的峰值的横坐标只差来确定狭缝的宽度a4，多缝衍射和干涉原理多缝衍射的示意图如上图，每条缝的宽度为a，两条缝的中心距离为d，其中的每个单缝的衍射光强强度都和之前的单缝衍射光强公式一致。
光强分布的测量实验报告
光强分布的测量实验报告光强分布的测量实验报告引言光是我们日常生活中不可或缺的一部分，而了解光的特性对于很多科学研究和技术应用都至关重要。
光强分布是指光在空间中的强度变化情况，它对于光的传播和衍射现象有着重要影响。
本实验旨在通过测量光强分布，深入了解光的特性，并探索光在不同介质中的传播规律。
实验方法1. 实验器材准备为了测量光强分布，我们需要准备以下器材：激光器、光电二极管、光屏、光强测量仪等。
2. 实验设置将激光器置于实验室中央，调整其位置和角度，使得激光束尽可能垂直地照射到光屏上。
在激光束出射方向上放置光电二极管，并将其连接到光强测量仪上。
3. 实验步骤a. 打开激光器，并调整其功率，使得激光束的强度适中。
b. 将光屏放置在激光束的传播路径上，确保激光束能够均匀地照射到光屏上。
c. 将光电二极管放置在离光屏一定距离的位置上，并将其与光强测量仪连接好。
d. 打开光强测量仪，并进行校准。
e. 将光电二极管沿着光屏上的一条直线移动，同时记录下每个位置对应的光强数值。
f. 重复以上步骤，改变光屏和光电二极管的相对位置，测量不同条件下的光强分布。
实验结果与讨论通过实验测量，我们得到了不同位置处的光强数值，并绘制出了光强分布曲线。
在理想情况下，我们预期光强应该呈现出中心亮度高、向周围逐渐减弱的分布形态。
然而，在实际测量中，我们发现光强分布曲线并不完全符合这一预期。
首先，我们观察到在光束中心位置，光强确实较高，符合我们的预期。
然而，随着距离光束中心的远离，光强并没有像预期的那样逐渐减弱。
相反，我们观察到在一定距离后，光强开始出现周期性的变化。
这种现象可以解释为光的衍射现象，即光波在通过障碍物或边缘时发生弯曲和扩散。
此外，我们还发现光强分布曲线的形状与光屏和光电二极管的相对位置有关。
当光电二极管与光屏的距离较近时，我们观察到光强分布曲线更加集中，而距离较远时，曲线更加扩散。
这说明光在不同介质中的传播会受到介质的影响，光的传播路径会发生变化。
衍射光强分布的测量
单缝衍射的光强分布的测量【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；3.学会用衍射法测量微小量。
【实验仪器】半导体激光器，可调宽狭缝，硅光电池（光电探头），一维光强测量装置，WJF型数字检流计，小孔屏和WGZ--IIA导轨。
【实验原理】1.单缝衍射的光强分布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。
如果障碍物的尺寸与波长相近，那么，这样的衍射现象就比较容易观察到。
单缝衍射[single-slit diffraction]有两种：一种是菲涅耳衍射[Fresnel diffraction]，单缝距光源和接收屏[receiving screen]均为有限远[near field]或者说入射波和衍射波都是球面波；另一种是夫琅和费衍射[Fraunhofer diffraction]，单缝距光源和接收屏均为无限远[far field]或相当于无限远，即入射波和衍射波都可看作是平面波。
在用散射角[scattering angle]极小的激光器(<0.002rad)产生激光束[laser beam]，通过一条很细的狭缝（0.1～0.3mm宽），在狭缝后大于0.5m的地方放上观察屏，就可看到衍射条纹，它实际上就是夫琅和费衍射条纹，如图1所示。
当激光照射在单缝上时，根据惠更斯—菲涅耳原理[Huygens-Fresnel principle]，单缝上每一点都可看成是向各个方向发射球面子波的新波源。
由于子波迭加的结果，在屏上可以得到一组平行于单缝的明暗相间的条纹。
激光的方向性机强，可视为平行光束；宽度为的单缝产生的夫琅和费衍射图样[pattern]其衍射光路图满足近似条件：产生暗条纹[dark fringes]的条件是 （k =±1，±2，±3，…） (1) 暗条纹的中心位置为 (2)两相邻暗纹之间的中心是明纹中心[center of bright fringes]；由理论计算可得，垂直入射于单缝平面的平行光经单缝衍射后光强分布[intensity distribution of light]的规律为（3）式中，是狭缝宽[width]，是波长[wavelength]，是单缝位置到光电池[photocelll]位置的距离，是从衍射条纹的中心位置到测量点之间的距离，其光强分布如图2所示。
光强的分布实验报告
光强的分布实验报告实验报告：光强的分布实验引言：在光学研究中，了解光的强度分布对于了解光的行为、优化光学系统的设计具有重要意义。
本实验旨在通过测量光源强度随距离的变化，以探究光强在空间中的分布规律。
实验步骤：1.实验器材准备：双缝衍射装置、光源、刻度尺、测光仪、读数卡等。
2.在实验室安全规范下，设置实验装置并保证光源正常发光。
3.将测光仪与光源间距离设置为一定值，测光仪初始读数归零。
4.以一定的间隔将测光仪沿与光源间距离平行方向移动，并记录每个位置的光强读数值。
5.重复上述步骤多次，取平均值，以增加实验数据的准确性。
6.将实验数据整理成表格，并绘制出光强随距离变化的图像。
7.通过图像分析，得出实验结果，并进行数据处理和讨论。
实验结果与分析：根据实验数据，制作出光强随距离变化的图像，图像中横坐标表示距离，纵坐标表示光强的读数值。
图像显示出光强随距离增加而逐渐减小的趋势，但光强分布并不均匀。
在图像中，我们可以观察到光强的最大值和最小值，并且这些值随距离变化呈现出其中一种规律。
通过对图像的观察和分析，我们发现光强的分布呈现出衍射图案，即具有明显的干涉效应。
在实验中，衍射是由双缝装置引起的，而衍射效应导致了光强的分布不均匀。
根据衍射理论，当光通过一个尺寸较小的孔或缝时，光波会在孔或缝周围扩散，形成衍射图案。
在实验中，双缝装置提供了两个互相平行的缝，使得光通过这两个缝时发生衍射。
衍射的结果是在屏幕上形成一系列的亮暗条纹，显示了在空间中的光强的分布。
实验中观察到的光强图案与理论预测相符。
根据理论分析，光强的分布遵循夫琅禾费衍射公式。
根据夫琅禾费衍射公式可知，衍射的图案与光的波长、缝宽和观察位置有关。
实验中的结果也表明光的传播遵循光的干涉和衍射现象，这意味着光是一种波动现象，并且具有粒子性和波动性的二重性质。
实验结果的合理解释需要结合波动光学理论来理解。
结论：通过本实验，我们探究了光强在空间中的分布规律。
实验结果表明光强分布非均匀，呈现出明显的衍射图案。
实验2.10 单缝衍射相对光强分布
1． 使用光功率计应注意那些问题？光功率计进光狭缝的宽度对实验结果有何影响？ 2． 证明本实验能满足夫琅和费衍射条件。 3． 圆孔衍射实验中是否能采用光探头测量衍射光斑的光强分布？
基础物理实验《II》课程讲义
实验 2.10 单缝衍射相对光强分布
2．满足夫琅和费衍射的条件
实验中，如果采用激光作为光源，则不用图 23 中的透镜 L1 和 L2 也可获得夫琅和费衍 射图样。（1）因激光束的发射角很小（ d ≈ 1 mrad），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，可撤去透镜 L1。（2）只要接收屏（白屏）与狭缝的 距离满足 a2 / 8Zλ << 1，即可撤去透镜 L2，直接在屏上观察到夫琅和费衍射条纹。
基础物理实验《II》课程讲义
实验 2.10 单缝衍射相对光强分布
单缝夫琅和费衍射如图 23 所示。光源 S 置于透镜 L1 的焦面上，出射后变成平行光束 垂直射到宽度为 a 的狭缝 D 上。根据惠更斯－菲涅尔原理，狭缝上各点可以看成是新的波 源，由这些点向各方发出球面次波，这些次波在透镜 L2 的后焦面上叠加形成一组明暗相间 的条纹。按惠更斯－菲涅尔原理，可以导出屏上任一点 Pθ 处的光强为：
基础物理实验《II》课程讲义
实验 2.10 单缝衍射相对光强分布
（5）记录光学元器件的位置 3. 用数码相机测量干涉条纹的相对光强分布（选做） 用数码相机或 CCD 照相机拍摄单缝衍射条纹，用计算机处理得到条纹的相对光强分布， 并与用光探头测量的结果和理论结果进行对比。要求学生自己采用 Photoshop 或用 MathLab 软件编程，根据拍摄图片的灰度获得相对光强分布的数值。 4．检测光功率计的读数与入射光强的线性关系 （1）光源采用可调光的白光源（溴钨灯），将光源出光口的毛玻璃盖拨至不挡住光源 的位置，暴露出溴钨灯的灯泡。溴钨灯发光点较小，可看成是点光源。 （2）光探头初始位置离溴钨灯出光口的距离不小于 20cm，在垂直光路的平面上微调 光探头的位置使光功率计读数最大。再调节光源亮度，使光功率计读数不小于实验内容 1 主极大的读数。 （3）保持光源亮度不变，逐渐增大光探头与光源的距离 Z，直至探头尽可能靠近观察 屏。每隔 5cm 测一次光强 P。每个位置读数前都必需在 X 和 Y 方向上微调光探头位置， 使光功率读数最大。 [ 数据处理与分析 ] 1． 画出激光单缝衍射相对光强分布曲线。 2． 计算各次极大光强与主极大光强的比值，与理论值比较，并讨论有差异的原因。 3． 画出白光光强 P 与距离平方的倒数（1/Z2）的关系曲线，讨论光探头是否工作在线
光强分布的测量
光强分布的测量实验一、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。
３．学会用衍射法测量微小量。
4．验证马吕斯定律。
二、实验原理如图1所示，图1 夫琅禾费单缝衍射光路图与狭缝E 垂直的衍射光束会聚于屏上P 0处，是中央明纹的中心，光强最大，设为I 0，与光轴方向成Ф角的衍射光束会聚于屏上PA 处，PA 的光强由计算可得：式中，b 为狭缝的宽度，λ为单色光的波长，当0=β时，光强最大，称为主极大，主极大的强度决定于光强的强度和缝的宽度。
当πβk =，即：220sin ββI I A =)sin (λφπβb =bKλφ=sin ），，，⋅⋅⋅±±±=321(K时，出现暗条纹。
除了主极大之外，两相邻暗纹之间都有一个次极大，由数学计算可得出现这些次极大的位置在β=±1.43π，±2.46π，±3.47π，…，这些次极大的相对光强I/I0依次为0.047，0.017，0.008，…图2 夫琅禾费衍射的光强分布夫琅禾费衍射的光强分布如图2所示。
图3 夫琅禾费单缝衍射的简化装置用氦氖激光器作光源，则由于激光束的方向性好，能量集中，且缝的宽度b 一般很小，这样就可以不用透镜L 1，若观察屏（接受器）距离狭缝也较远（即D 远大于b ）则透镜L2也可以不用，这样夫琅禾费单缝衍射装置就简化为图3，这时，由上二式可得三、实验装置激光器座、半导体激光器、导轨、二维调节架、一维光强测试装置、分划板、可调狭缝、平行光管、起偏检偏装置、光电探头、小孔屏、数字式检流计、专用测量线等。
Dx /ta n s i n =≈φφxD K b /λ=图4 衍射、干涉等一维光强分布的测试四、实验步骤1. 接上电源（要求交流稳压220V ±11V ，频率50H Z 输出），开机预热15分钟；2. 量程选择开关置于“1”档，衰减旋钮顺时针置底，调节调零旋钮，使数据显示为－.000； （一）单缝衍射一维光强分布的测试1、 按图4搭好实验装置。
物光实验报告-衍射光强分布的测定
课程名称：物理光学实验指导老师：成绩：_________实验名称：衍射光强分步的测定实验类型：综合一、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1、观察单色光通过单缝、多缝、圆孔、双孔、长方形孔、狭缝等图形时的衍射现象，观察光强分布的水平、垂直坐标图和三维图形，了解衍射光强的分布特点2、测量单缝衍射的光强分布曲线，计算单缝宽度。
二、实验仪器WGZ型广清分步测定仪，计算机数据处理系统三、实验原理1、WGZZI型光强分布测定仪WGZ-III型光强分布测定仪的主体包括一个平直的导轨(2)，长度为lm,导轨上备有数个滑块，滑块上安装着各种用途的支架，支架的高度可调，见图1所示。
光学系统包括:1）、激光器(1)—提供单色光源。
氦氖激光波长为632. 8nm；2）、扩束镜组(3)—用于将细激光束扩展为均匀宽光束；3）、起偏/检偏器件(4)一利用两片偏振片组合成光衰减器，用于减弱光强；4）、光阑(5)—用于限制光斑大小；5）、狭缝组(6)一有单缝、多缝、圆孔、双孔、长方形孔、楔缝等图形(见图2)，用于产生相应的衍射花样，它被安装在二维可调的微调架上(7)；6）、光屏(8)—衍射花样直接投射在光屏上，便于观察(用白屏)；7）、图像采集器(CCD) (9)—用于采集衍射花样，并进行A/D转换，输入数字处理系统；2、智能测试分析软件“智能测试分析软件”是WGZ-III光强分布测定仪采用的计算机数据处理软件，它可对二维平面上的光强分布进行测量，并进行三维显示。
其使用说明请看电脑桌面上《WGZ-III型光强分布测定仪智能测试分析软件使用手册》。
四、实验内容1、调整实验系统1）、按图I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入端，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的离，使电脑显示屏上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。
光强分布的测量光强分布的测量光强分布的测量光强分布...
实验4-44 光强分布的测量光强分布的测量光强分布的测量指南预习指南光的干涉现象和光的衍射现象有力地说明了光具有波动性。
特别是衍射现象的存在，不仅为光的本性的研究提供了重要的实验依据，还深刻地反映了光子（或电子等其他量子力学中微观粒子）的运动是受不确定关系制约的。
对光的衍射现象的研究，不仅有助于加深对光的波动性的理解，也是学习近代光学技术的实验基础。
光的偏振现象进一步揭示了光的横波性。
偏振现象的存在，使人们对光的传播规律有了新的认识。
偏振光在光学计量、应力分析、薄膜技术、光通信技术等领域的应用非常广泛。
光的偏振有别于光的其他性质，人的感官不能感觉偏振的存在，需要借助于各种检偏器来观察。
光强分布的测量技术是现代高新技术中的重要测量技术之一。
在实际测量中，常采用间接测量方法，将光信号转换为电信号，通过对电信号的测量，来了解光信号的情况。
利用光电器件测量和探测光强在空间的分布变化情况，是近代测量技术中常用的光强测量方法之一。
本实验是一个物理光学实验，主要实验目的是加深对光的衍射现象和偏振现象的理解，初步掌握光电器件测量相对光强分布的基本原理和方法。
所用的主要数据处理方法是作图法。
适合于光学、机械、电器、电工、自动化等众多理工科专业的学生选做，难度系数：1.00。
实验内容实验内容1．正确使用光学元件，并调节各光学元件的共轴。
2．正确调节和使用数字式检流计。
3．观察衍射现象，并正确记录现象。
4．测量单缝衍射光强分布方法正确、数据分布合理。
5．正确观测光的偏振现象，验证马吕斯定律测量数据合理。
6．数据记录条理清晰，数值和有效数字正确。
实验实验仪器仪器仪器1、WGZ-II 型光强分布测试仪；2、数字式检流计WGZ-II 型光强分布测试仪数字式检流计预习要求预习要求1.了解光的衍射、干涉和偏振现象，认识光的衍射、干涉和偏振的基本规律。
2.理解夫琅禾费衍射的条件以及实验是如何满足的。
3.理解单缝衍射的基本原理和光强分布特点。
光强分布的测量
图1 单缝衍射相对光强分布曲线图9087848178757269666360575451484542由图1可知：1，当x=69时I=I0 ,出现主极大。
此时，衍射图样光强最强，表现为中央亮纹。
2，夫琅禾费光强呈对称分布，主极大两侧次极大是等间距对称分布。
3，光强分布只有一个主极大，而在其两侧分布有多个次极大，且两极间必有一极小，在衍射图样中表现为暗纹。
4，在主极大两侧的次极大相对光强比主极大小得多，中央明纹最宽最亮。
3.计算单缝宽度：D=82.0cm第一级暗条纹：X=(76-62)/2=7cmb1=kλD/X=1×650×10∧﹣9×0.82/(7×10∧﹣3)=0.076mm第二级暗条纹：X=(82-55)/2=13.5 cmb2=kλD/X=2×650×10∧﹣9×0.82/(13.5×10∧﹣3)=0.079mm 第三级暗条纹：X=(90-48)/2=21cmb3=kλD/X=3×650×10∧﹣9×0.82/(21×10∧﹣3)=0.076mmk=(b1+b1+b1)/3=(0.76+0.79+0.76)/3=0.077mm分析误差：实验误差有可能来自于环境附加光强的影响以及转动螺旋侧位装置的过程中由于转动一周又向回转的原因以及其他操作所引起的误差等。
2.双缝衍射数据的处理：图2双缝衍射相对光强分布曲线图4．衍射现象的规律和特征：以上图样依次为GS1，GS2，SK1/2/3，JK ，双缝衍射示意图。
由图可知：GS1衍射呈矩形分布，亮纹为点型，且以中央处最亮，向外亮度依次递减。
GS2衍射呈线型分布，亮纹为点型，且以中央处最亮，向两侧亮度依次递减。
SK1/2/3衍射呈同心圆分布，以中央处为最亮，向外侧亮度依次递减。
JK衍射呈十字型分布，亮纹为点型，且以中央处为最亮，向外侧亮度依次递减。
光强分布测量实验报告
实验名称：光强分布测量实验实验目的：1. 了解光强分布的基本原理和测量方法。
2. 通过实验，掌握光强分布的测量技术。
3. 分析光强分布的特点，验证相关理论。
实验原理：光强分布是指光在空间中的强度分布，它是描述光传播特性的一种重要参数。
本实验采用单缝衍射原理，通过测量不同位置的光强，分析光强分布规律。
实验仪器：1. 激光器2. 单缝衍射装置3. 光电探测器4. 数据采集系统5. 计算机实验步骤：1. 将激光器发出的光束通过单缝衍射装置，调节单缝宽度，使衍射光束照射到光电探测器上。
2. 使用数据采集系统实时采集光电探测器接收到的光强信号。
3. 改变光电探测器的位置，记录不同位置的光强数据。
4. 分析光强分布规律，绘制光强分布曲线。
实验结果与分析：1. 光强分布曲线：实验得到的单缝衍射光强分布曲线如图1所示。
从图中可以看出，光强分布具有以下特点：（1）光强分布呈中心亮、两侧暗的规律，形成一系列明暗相间的条纹。
（2）光强分布存在明暗条纹的周期性变化，即光强分布呈现周期性变化。
（3）明暗条纹的间距随着距中心位置的增加而增大。
2. 光强分布规律：根据单缝衍射原理，可以推导出光强分布的公式：\[ I = I_0 \left( \frac{\sin(\theta)}{\theta} \right)^2 \]其中，\( I \)为光强，\( I_0 \)为中心光强，\( \theta \)为衍射角。
通过实验测量得到的光强分布曲线与理论公式吻合较好，验证了单缝衍射原理的正确性。
3. 影响光强分布的因素：（1）单缝宽度：单缝宽度越小，衍射现象越明显，光强分布曲线越宽。
（2）入射光波长：入射光波长越长，衍射现象越明显，光强分布曲线越宽。
（3）探测器位置：探测器位置不同，光强分布曲线形状不同。
实验结论：1. 本实验通过单缝衍射原理，成功测量了光强分布，验证了光强分布规律。
2. 实验结果表明，单缝衍射光强分布具有周期性变化，且与理论公式吻合较好。
衍射光强的测量
衍射光强分布实验衍射和干涉一样，也是波动的重要特征之一。
波在传播过程中遇到障碍物时，能够绕过障碍物的边缘前进。
这种偏离直线传播的现象称为波的衍射现象。
波的衍射现象可以用惠更斯原理作定性说明，但不能解释光的衍射图样中光强的分布。
菲涅耳发展了惠更斯原理，为衍射理论奠定了基础。
菲涅耳假定：波在传播过程中，从同一波阵面上各点发出的子波，经传播而在空间相遇时，产生相干叠加。
这个发展了的惠更斯原理称为惠更斯－菲涅耳原理 （一）产生夫琅禾费衍射的各种光路夫琅禾费衍射的定义是：当光源S 和接收屏∑都距离衍射屏D 无限远（或相当于无限远）时，在接收屏处由光源及衍射屏产生的衍射为夫琅禾费衍射。
但是把S 和∑放在无限远，实验上是办不到的。
在实验中常常借助于正透镜来实现，实际接收夫琅和费衍射的装置有下列四种。
1．焦面接收装置（以单缝衍射为例来说明，下同）把点光源S 放在凸透镜L 1的前焦点上，在凸透镜L 2的后焦面上接收衍射场（图1）2．远场接收装置在满足远场条件下，狭缝前后也可以不用透镜，而获得夫琅禾费衍射图样。
远场条件是：①光源离狭缝很远，即λ42a R >>，其中R 为光源到狭缝的距离，a 为狭缝的宽度；②接收屏离狭缝足够远，即λ42a Z >>，Z 为狭缝与接收屏的距离。
（至于观察点P ，在λ42a Z >>的条件下，只要要求P 满足傍轴条件。
）图2为远场接收的光路，其中假定一束平行光垂直投射在衍射屏上。
如图1所示，从光源S 出发经透镜L 1形成的平行光束垂直照射到缝宽为a 的狭缝D 上，根据惠更斯－菲涅耳原理，狭缝上各点都可看成是发射子波的新波源，子波在L 2的后焦面上叠加形成一组明暗相间的条纹，中央条纹最亮亦最宽。
s（二）夫琅禾费衍射图样的规律 1．单缝的夫琅禾费衍射实验中以半导体激光器作光源。
由于激光束具有良好的方向性，平行度很高，因而可省去准直透镜L 1。
并且，若使观察屏远离狭缝，缝的宽度远远小于缝到屏的距离（即满足远场条件），则透镜L 2也可省略。
衍射光强的测量实验报告
衍射光强的测量实验报告测量衍射光强的分布，了解衍射现象的特点。
实验原理：衍射是波的特性之一，当光通过一个小孔或绕过一个障碍物时，会发生衍射现象。
衍射现象产生的光强分布与光源和待衍射物体的性质有关。
在这个实验中，我们通过测量不同位置的衍射光强来研究光强的分布情况。
实验器材：1. 激光器2. 衍射光屏3. 光电二极管4. 光电二极管探测电路5. 光电二极管信号处理器6. 示波器7. 尺子实验步骤：1. 将激光器稳定地放置在实验台上，并调整光束的方向，使其尽可能垂直地照射到衍射光屏的小孔上。
2. 在光屏上选择一个合适的小孔，打开光电二极管探测电路和光电二极管信号处理器。
确保仪器正常工作。
3. 将光电二极管放置在距离衍射屏一定距离的位置上，并用尺子测量该距离。
4. 将示波器的时间标尺和电压标尺调节到适当的范围，以便观察波形。
5. 在示波器上观察到光电二极管输出的波形，调节电压标尺使波形范围最大化。
6. 通过调整衍射光屏的位置，使得在示波器上观察到最佳的波形。
7. 记录下示波器上波形的峰值和衍射光屏的位置。
实验结果：根据实验步骤得到了一系列的数据，包括光电二极管输出的波形峰值和衍射光屏的位置。
根据这些数据，我们可以绘制出衍射光强的分布图。
实验讨论：1. 根据实验结果，我们可以观察到衍射光强的分布是与衍射光屏的位置密切相关的。
当衍射光屏与光电二极管之间的距离增加时，衍射效应减弱，光强逐渐减小。
2. 实验中我们使用激光器作为光源，激光光线的单色性和平行性使得实验结果更加准确。
3. 在实验中需要调节光电二极管的位置和衍射光屏的位置来观察波形，这需要一定的技巧和耐心。
4. 实验结果可以与理论计算进行对比，以验证实验的准确性和可靠性。
实验结论：通过实验我们得到了衍射光强的测量结果，并绘制了衍射光强的分布图。
实验结果与理论计算接近，证明了实验的准确性和可靠性。
本实验对于理解衍射现象的特点和光的波动性质具有重要意义。
实验改进：1. 可以尝试改变光电二极管和衍射光屏的位置关系，研究其对衍射光强分布的影响。
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。
[精编]衍射光强分布的测实验报告
![[精编]衍射光强分布的测实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/fd6bd7ad112de2bd960590c69ec3d5bbfd0adaf1.png)
[精编]衍射光强分布的测实验报告衍射光强分布的测量实验报告一、实验目的本实验旨在通过测量衍射光强分布，深入理解光的衍射现象，掌握衍射光强分布的基本规律。
二、实验原理衍射是指波遇到障碍物时，在障碍物后面形成的现象。
当光通过狭缝或绕过障碍物时，会因衍射效应而产生光强分布的变化。
衍射光强分布受到多种因素的影响，如波长、孔径大小、观测距离等。
本实验将通过测量衍射光强分布，分析这些因素的影响。
三、实验步骤1.准备实验器材：激光器、狭缝、屏幕、尺子、笔记本等。
2.调整激光器，确保光束垂直照射到狭缝上。
3.将屏幕放置在狭缝后面，调整距离以观察衍射现象。
4.用尺子测量狭缝到屏幕的距离，记录数据。
5.用笔记本记录衍射光强分布情况。
6.改变狭缝大小，重复步骤2-5。
7.换用不同波长的激光，重复步骤2-5。
四、实验结果与数据分析1.数据记录：在实验过程中，记录不同条件下的衍射光强分布数据。
包括狭缝大小、波长、距离等参数。
2.数据处理：对记录的数据进行分析，计算出衍射光强分布的峰值位置和强度。
比较不同条件下的结果，观察变化规律。
3.数据对比：将实验结果与理论预测进行比较，分析误差产生的原因。
通过修正误差，进一步优化实验方案。
五、结论总结通过本次实验，我们观察到了光的衍射现象，并测量了衍射光强分布。
实验结果表明，衍射光强分布受到多种因素的影响，如狭缝大小、波长和观测距离等。
当改变这些因素时，衍射光强分布会发生相应的变化。
例如，随着狭缝宽度的增加，衍射条纹变得模糊；随着波长的增加，衍射条纹间距变大；随着观测距离的增加，衍射光强分布的峰值强度降低。
这些变化规律与理论预测相符合，说明我们的实验结果是可靠的。
通过本次实验，我们进一步深入理解了光的衍射现象，掌握了衍射光强分布的基本规律。
这有助于我们更好地理解光学现象，为实际应用提供指导。
同时，本次实验也锻炼了我们的动手能力和观察能力，提高了我们的实验技能和科学素养。
衍射光强的测量实验报告
衍射光强的测量实验报告衍射光强的测量实验报告引言：衍射是光学中一种重要的现象，它是光波通过一个障碍物或通过两个间距较小的障碍物后产生的波的干涉现象。
衍射现象的研究对于了解光的性质和光的传播具有重要的意义。
本实验旨在通过测量衍射光强来研究衍射现象，并进一步探讨光的性质。
实验目的：1. 通过实验测量衍射光强，了解衍射现象。
2. 探究光的波动性质，验证光的波动理论。
实验仪器和材料：1. 激光器2. 衍射光栅3. 光电二极管4. 光强测量仪实验步骤：1. 将激光器调整至合适的角度，使其光线垂直射向衍射光栅。
2. 将光电二极管放置在合适的位置，使其能够接收到衍射光。
3. 使用光强测量仪测量不同位置的衍射光强，并记录下来。
4. 将光电二极管的位置移动，重复步骤3，直到测量完所有位置的衍射光强。
实验结果与分析：通过实验测量得到了不同位置的衍射光强数据，根据这些数据可以绘制出衍射光强的分布图。
分析图形可以发现，在衍射光栅的两侧，衍射光强呈现出明显的周期性变化。
这是由于光波在通过衍射光栅时发生了干涉，产生了明暗相间的衍射条纹。
进一步分析衍射光强的分布图可以发现，衍射光强的最大值出现在中央位置，而随着距离中央位置的增加，衍射光强逐渐减小。
这是由于光波在通过衍射光栅时，不同波面的光波相互干涉，导致一些波面的光波相互抵消，从而使得光强减小。
这一现象可以通过光的波动性质来解释，即光波的干涉现象。
实验结论：通过本实验的测量和分析，我们可以得出以下结论：1. 衍射现象是光波通过一个障碍物或通过两个间距较小的障碍物后产生的波的干涉现象。
2. 衍射光强呈现出明显的周期性变化，最大值出现在中央位置，随着距离中央位置的增加，衍射光强逐渐减小。
3. 这一现象可以通过光的波动性质来解释，即光波的干涉现象。
实验总结：本实验通过测量衍射光强来研究衍射现象，进一步验证了光的波动性质。
实验结果表明，光波在通过衍射光栅时会发生干涉现象，产生明暗相间的衍射条纹。
衍射光强分布测量4
单缝衍射的光强分布的测量【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；3.学会用衍射法测量微小量。
【实验仪器】半导体激光器，可调宽狭缝，硅光电池（光电探头），一维光强测量装置，WJF型数字检流计，小孔屏和WGZ--IIA导轨。
【实验原理】1.单缝衍射的光强分布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。
如果障碍物的尺寸与波长相近，那么，这样的衍射现象就比较容易观察到。
单缝衍射[single-slit diffraction]有两种：一种是菲涅耳衍射[Fresnel diffraction]，单缝距光源和接收屏[receiving screen]均为有限远[near field]或者说入射波和衍射波都是球面波；另一种是夫琅和费衍射[Fraunhofer diffraction]，单缝距光源和接收屏均为无限远[far field]或相当于无限远，即入射波和衍射波都可看作是平面波。
在用散射角[scattering angle]极小的激光器(<0.002rad)产生激光束[laser beam]，通过一条很细的狭缝（0.1～0.3mm宽），在狭缝后大于0.5m的地方放上观察屏，就可看到衍射条纹，它实际上就是夫琅和费衍射条纹，如图1所示。
当激光照射在单缝上时，根据惠更斯—菲涅耳原理[Huygens-Fresnel principle]，单缝上每一点都可看成是向各个方向发射球面子波的新波源。
由于子波迭加的结果，在屏上可以得到一组平行于单缝的明暗相间的条纹。
图1激光的方向性机强，可视为平行光束；宽度为的单缝产生的夫琅和费衍射图样[pattern]其衍射光路图满足近似条件：产生暗条纹[dark fringes]的条件是（k=±1，±2，±3，…） (1)暗条纹的中心位置为 (2)两相邻暗纹之间的中心是明纹中心[center of bright fringes]；由理论计算可得，垂直入射于单缝平面的平行光经单缝衍射后光强分布[intensity distribution of light]的规律为（3）式中，是狭缝宽[width]，是波长[wavelength]，是单缝位置到光电池[photocelll]位置的距离，是从衍射条纹的中心位置到测量点之间的距离，其光强分布如图2所示。
试验十光衍射相对光强分布的测量
不显著，以致可略去不计，从而可将光看 成是沿直线传播的．
（3）对应任意两相邻暗条纹，其衍射
光线的夹角为 Dj = l ，即暗条纹是以点 a
P0 为中心、等间隔、左右对称地分布的．
70
（5)
图 2 单缝衍射相对光强分布曲线
（4）位于两相邻暗条纹之间的是各级亮条纹，它们的宽度是中央亮条纹宽度的 1/ 2．这 些亮条纹的光强最大值称为次极大．用衍射角表示这些次极大的位置分别为
1．若在单缝到观察屏之间的空间区域充满某种透明介质（折射率为 n），此时单缝衍
射图像与不充介质时有何差别？
2．光强分布公式 I
=
I0
sin 2 u u2
中，I0 及
u
的物理意义是什么？试描述单缝衍射现象中
检测到的图像的主要特性．
【思考题】
1．硅光电池前的接收狭缝的宽度，对实验结果有何影响？实验时，你是如何确定他的 宽度的？
IL
RL
Rf IL
+A
U0 Ub
IL = U0 / Rf
图 3 光电二极管等效电路图
图 4 光电二极管与前置放大电路连接图
电流-电压特性符合 pn 结光生伏特效应．对于二极管的正向伏安特性，只有负载电阻接近 于零时，光电流才与光照成正比．按图 4 接线，由运算放大器构成的电流电压转换电路能 使输入电阻接近于零，所以是光电二极管的理想负载．
射光经透镜 L2 会聚在其后焦平面处的屏 P 上，屏上将呈现出亮暗相间按一定规律分布的衍 射图样．
由惠更斯——菲涅耳原理可知，单缝衍射的光强分布公式为
Ij
=
I
0
( sin u
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光的衍射现象是光的波动性的一种表现，它说明了光的直线传播规律只是衍射现象不 显著时的近似结果．衍射现象的存在，深刻地反映了光子（或电子等其他微观粒子）的运 动是受测不准关系制约的．因此研究光的衍射，不仅有助于加深对光的本性的理解，也是 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）的实验基础．
j = ±1.430 l ，± 2.459 l ，± 3.470 l ，
a
a
a
与它们相应的相对光强度分别为
（7）
I = 0.04718，0.01694，0.00834， I0
（8）
2．光强测定原理 上述衍射光强分布谱测定要借助光探测仪器，此设备中关键的光探测元件称为光电传 感元件．光电传感器是一种将光强的变化转换为电量变化的传感器．本实验使用的硅光电 二极管是基于光生伏特效应的光电器件．当光照射到 pn 结时，如光子能量大于 pn 结禁带 宽度 Eg，就可使价带中的电子跃迁到导带，从而产生电子-空穴对，电子与空穴分别向相反 方向移动，形成光电动势．光电二极管的理想等效电路如图 3 所示．从理想等效电路来看， 光电二极管可看做是由一个恒流 IL 并联一个普通二极管所组成的电源，此电源的电流 IL 与 外照光源的光强成正比．无光照时，其电流-电压特性无异于普通二极管，而有光照时，其
射光强分布谱横坐标的长度数值，即构成一把测定位移的光栅尺．光栅尺可精确测定位移
量，正是利用这个特点在精密仪器和自动控制机床等计量领域，光栅位移传感器有广泛的
应用．本实验中用的光栅尺中，200 mm 长度的光栅为主光栅，它相当于标准器，固定不动．可
动小型光栅为指示光栅，它与光栅探测器联为一体．也就是光栅移动，光探测器同步移动，
衍射导致了光强在空间的重新分布，利用光电传感元件测量和探测光强的相对变化， 是近代技术中常用的光强测量方法之一．
【实验目的】
1．掌握在光学平台上组装、调整光的衍射实验光路； 2．观察不同条件下产生的衍射，归纳总结单缝衍射现象的规律和特点； 3．学习利用光电元件测量相对光强的实验方法，研究单缝衍射中相对光强的分布规律； 4．学习微机自动控制测衍射光强分布谱和相关参数．
当缝宽 a 足够大时（a>>l）．衍射现象就
不显著，以致可略去不计，从而可将光看 成是沿直线传播的．
（3）对应任意两相邻暗条纹，其衍射
光线的夹角为 Dj = l ，即暗条纹是以点 a
P0 为中心、等间隔、左右对称地分布的．
70
（5)
图 2 单缝衍射相对光强分布曲线
（4）位于两相邻暗条纹之间的是各级亮条纹，它们的宽度是中央亮条纹宽度的 1/ 2．这 些亮条纹的光强最大值称为次极大．用衍射角表示这些次极大的位置分别为
【实验原理】
1．衍射光强分布谱 衍射现象分两大类：夫琅和费衍射（远场）和菲涅耳衍射（近场）．本实验仅研究夫琅 和费衍射． 夫琅和费衍射要求光源和接受衍射图像的屏幕远离衍射物（如单缝等），即入射光和衍 射光都是平行光．夫琅和费衍射光路见图 1，其中，S 是波长为 l 的单色光源，置于透镜
L1 的焦平面上时，单色光经 L1 后形成平行光束投射到缝宽为 a 的单缝上，通过狭缝后的衍
纵坐标，可得到单缝衍射光强的分布谱（如图 2 所示）．
当j = 0时，
Ij= I0
（2）
这是平行于光轴的光线会聚处——中央亮条纹中心点的光强，是衍射图像中光强的极 大值，称为中央主极大．当
asinj = kl ， k = ±1，±2，±3，……
（3）
则 u = kπ, Ij = 0, 即为暗条纹．与此衍射角对应的位置为暗条纹的中心．实际上j 角很小，
莫尔条纹也移动，位移量为正值；如果指示光栅改变一动方向，光探测器也反方向移动，
莫尔条纹随着改变运动方向，位移量是负值．因而光栅尺能准确地测定指示光栅运动的位
IL
RL
Rf IL
+A
U0 Ub
IL = U0 / Rf
图 3 光电二极管等效电路图
图 4 光电二极管与前置放大电路连接图
电流-电压特性符合 pn 结光生伏特效应．对于二极管的正向伏安特性，只有负载电阻接近 于零时，光电流才与光照成正比．按图 4 接线，由运算放大器构成的电流电压转换电路能 使输入电阻接近于零，所以是光电二极管的理想负载．
71
m
=
d 2sin q
/
2
（9）从Biblioteka 9）式可知，q 较小时，m 有很大
的数值．若一块光栅相对另一块光栅
移动 d 的大小，莫尔条纹 M 将移动 m
的距离．即莫尔条纹有位移放大作用，
其放大倍数 k = m / d ．用光探测器测
定两块光栅相对位移时产生莫尔条纹 的强度变化，经光电变换后，成为衍
图 5 光栅常数相等的两块光栅产生莫尔条纹的示意图
射光经透镜 L2 会聚在其后焦平面处的屏 P 上，屏上将呈现出亮暗相间按一定规律分布的衍 射图样．
由惠更斯——菲涅耳原理可知，单缝衍射的光强分布公式为
Ij
=
I
0
( sin u
u
)2
，
u
=
p
a
sin j l
（1）
图 1 单缝夫琅和费衍射光路 69
式中：a 为单缝的宽度，I0 为入射光光强，j 为衍射光与光轴的夹角——衍射角．在衍射角 为j 时，观察点的光强 Ij值与光波波长l 和单缝宽度 a 相关．[sin (u) / u]2 常称为单缝衍射 因子，表征衍射光场内任一点相对光强（Ij / I0）的大小．若以 sinj 为横坐标，（Ij / I0）为
因此上式可改写成
j = kl a
（4）
由图 1 也可看出，k 级暗条纹对应的衍射角
jk
=
xk L
故
kl = xk
（6）
aL
由以上讨论可知
（1）中央亮条纹的宽度被 k = ±1 的
两暗条纹的衍射角所确定，即中央亮条纹
的角宽度为 Dj = 2l ． a
（2）衍射角j 与缝宽 a 成反比，缝加
宽时，衍射角减小，各级条纹向中央收缩；
4．光栅线位移传感器原理 上述光强测定原理解决了衍射光强分布纵坐标数据测定，而分布谱的横坐标可采用一 种光栅尺（即光栅位移传感器）来测定，其基本原理是利用莫尔条纹的“位移放大”作用， 将两块光栅常数都是 d 的透明光栅，以一个微小角度q 重叠，光照它们可得到一组明暗相 间等距的干涉条纹，这就是莫尔条纹．莫尔条纹的间隔 m 很大（如图 5），从几何学角度可 得