经典实验讲义-夫郎和费圆孔衍射 (测量实验)

夫郎和费圆孔衍射 (测量实验)

一、实验目的

观察夫郎和费圆孔衍射图样

二、实验原理

把实验十四的单缝衍射装置中的单缝以一小孔代替，应用钠灯光源，可以在透镜的焦平面上看到圆孔衍射图样，衍射图样是一组同心的明暗相间的圆环，可以证明以第一暗环为范围的中央亮斑的光强占整个入射光束光强的84%，这个中央光斑称为艾里斑。经计算可知，艾里斑的半角宽度为：

11sin 0.61

1.22R D λλθθ∆≈==

式中D 是圆孔的直径。

附图12

若透镜L 2的焦距为f ，则艾里斑的线半径由附图12可知，为

1.l f tg θ∆=

由于1θ一般很小，故111sin tg θθθ≈≈∆。则 1.22l f D λ

∆=

三、实验仪器

1、钠光灯（加圆孔光栏）

2、多孔架（Φ1mm ）： SZ-21

3、凸透镜L ： f=70mm

4、二维调整架： SZ-07

5、测微目镜Le （去掉其物镜头的读数显微镜）

6、读数显微镜架 : SZ-38

7、三维底座： SZ-01

8、二维底座： SZ-04

9、一维底座： SZ-01

四、仪器实物图及原理图

图十五

五、实验步骤

1、把所有器件按图十五的顺序摆放在平台上，调至共轴。其中光栏和微测目镜之间的距离必须保证满足远场条件。其中衍射孔的大小为1mm 。（图中数据均为参考数据）

2、调节透镜直至能在微测目镜中看其中心为亮斑到衍射条纹。

3、记录下艾里斑的直径e ，和计算值进行比较。

六、数据处理

用测微目镜测出艾里斑的直径e ，由已知衍射小孔直径d=1mm ，焦距f=70mm ，可验证

1.22e f a λ

=

公式的正确性（其中a 为孔的半径），本实验要求实验环境很暗。