單縫衍射光強(qiáng)分布試驗(yàn)報(bào)告

1、單縫衍射光強(qiáng)分布實(shí)驗(yàn)報(bào)告單縫衍射光強(qiáng)分布【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? .定性觀察單縫衍射現(xiàn)象和其特點(diǎn)。2 .學(xué)會(huì)用光電元件測(cè)量單縫衍射光強(qiáng)分布，并且繪制曲線【實(shí)驗(yàn)儀器】儀器名稱光學(xué)導(dǎo)軌激光器接收器數(shù)字式檢流計(jì)衍射物1型號(hào)【實(shí)驗(yàn)原理】光波遇到障礙時(shí)，波前受到限制而進(jìn)入障礙后方的陰影區(qū)，稱為衍射。衍射分為兩類：一類是中場(chǎng)衍射，指光源與觀察屏據(jù)衍射物為有限遠(yuǎn)時(shí)產(chǎn)生的衍射，稱菲涅爾衍射;一類是遠(yuǎn)場(chǎng)衍射，指光源與接收屏距衍射物相當(dāng)于無限遠(yuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的衍射，叫夫瑯禾費(fèi)衍射，它就是平行光通過障礙的衍射。夫瑯禾費(fèi)單縫衍射光強(qiáng)？產(chǎn)穿其中？?=巨消a為縫寬,?為衍射角，入為入射光波長。上圖中？為衍射角，a為縫寬【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】（-）

2、定性觀察衍射現(xiàn)象1 .按激光器、衍射板、接收器（屏）的順序在光節(jié)學(xué)導(dǎo)軌上放置儀器，調(diào)節(jié)光路，保證等高共軸。衍射板與接收器的間距不小于1m。2 .觀察不同形狀衍射物的衍射圖樣，記錄其特點(diǎn)。（二）測(cè)量單縫衍射光強(qiáng)分布曲線1 .選擇一個(gè)單縫，記錄縫寬，測(cè)量-2到+2級(jí)條紋的光強(qiáng)分布。要求至少測(cè)30個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。2 .測(cè)量縫到屏的距離L。3 .以sin。為橫坐標(biāo)，1/1。為縱坐標(biāo)繪制曲線，在同一張圖中繪出理論曲線，做比較?！緦?shí)驗(yàn)步驟】L擺好實(shí)驗(yàn)儀器，布置光路如下圖順序?yàn)榧す馄饕华M縫一接收器一數(shù)字檢流計(jì)，其中狹縫與出光口的距離不大于10cm,狹縫與接收器的距離不小于1mi2 .調(diào)節(jié)激光器水平，即可拿一張紙片

3、，對(duì)準(zhǔn)接收器的中心，記下位置，然后打開激光器，沿導(dǎo)軌移動(dòng)紙片，使激光器的光點(diǎn)一直打紙片所記位置，即光線打過來的高度要一致。3 .再調(diào)節(jié)各光學(xué)元件等高共軸，先粗調(diào)，即用眼睛觀察，使得各個(gè)元件等高；再細(xì)調(diào)，用尺子量取它們的高度（狹縫的高度，激光器出光口的高度，接收器的中心），調(diào)節(jié)升降旋鈕使其等高，隨后用一紙片，接到光源發(fā)出的光，以其上的光斑位置作為參照，依次移動(dòng)到各個(gè)元件前，調(diào)節(jié)他們的左右（即調(diào)節(jié)接收器底座的平移螺桿，狹縫底座的平移螺桿）高低，使光線恰好垂直照到元件的中心。4,調(diào)節(jié)狹縫寬度，使光束穿過，可見衍射條紋，調(diào)節(jié)寬度，使條紋中心亮紋的寬度約為5mm且使得條紋最亮，而數(shù)字檢流計(jì)的讀數(shù)最大，經(jīng)

4、過上述調(diào)節(jié)后，上述任何一個(gè)旋鈕的改變都會(huì)使讀數(shù)變小。5 .測(cè)量光強(qiáng)，先遮住接收器的光探頭，選擇合適的檔位，并對(duì)讀數(shù)進(jìn)行調(diào)零，（若不能調(diào)零，則記下該處誤差，在得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后減去），若在測(cè)量過程中需要換擋，則換擋需要調(diào)零。調(diào)節(jié)接收器底座的平移螺桿，觀察檢流計(jì)的讀數(shù)，能夠觀察到第三暗紋的出現(xiàn)，單方向轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，沿x方向每次轉(zhuǎn)動(dòng)，從左側(cè)第三級(jí)暗條紋一直測(cè)到右邊第三級(jí)暗紋，記錄光電流大小和坐標(biāo)位置。6 .記錄縫寬和測(cè)量縫到光探頭的距離。【注意事項(xiàng)】(1)縫與接收器間距應(yīng)滿足遠(yuǎn)場(chǎng)衍射條件。(2)記錄光強(qiáng)時(shí)需要固定縫寬。(3)微電流計(jì)選擇適當(dāng)?shù)臋n位。(4)不要錯(cuò)過每一級(jí)的最亮點(diǎn)與最暗點(diǎn).(5)測(cè)量過程中接收器

5、要保持只向一個(gè)方向移動(dòng)，避免空轉(zhuǎn).(6)注意同時(shí)記錄光電流值和相應(yīng)的位置【實(shí)驗(yàn)記錄】一、定性觀察衍射現(xiàn)象1 .細(xì)絲衍射在給定的細(xì)絲寬度的條件下，衍射條紋有以下特點(diǎn)：中間暗條紋隨著級(jí)數(shù)的增大，條紋間距減小(很微弱)，亮度變暗，寬度也同時(shí)減小。在細(xì)絲寬度減小時(shí)，條紋寬度變大，相鄰的條紋間距也變大，并且亮度變暗。2 .單縫衍射在變定縫寬的情況下，中間是亮條紋，亮度最大并且條紋最寬，相鄰兩條紋間距相同，隨著條紋級(jí)數(shù)增大，亮度減小且寬度也減小為中間亮條紋的二分之一。隨著縫寬度的增大，條紋寬度減小，亮度增大，間距變小。二、單縫衍射光強(qiáng)分布曲線1 .實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄狹縫寬度a：0.476mm單縫與接收器的距離L

6、:1396mm由于衍射角很小，？?=?二?2 .光強(qiáng)記錄(附圖)【數(shù)據(jù)處理】(1) 光強(qiáng)分布曲線(2) 相對(duì)誤差(3)誤差分析1 .接收屏上的中間亮條紋與置物軌的軸的位置存在細(xì)小偏差，可能未完全做到在同一直線上，使得條紋位置與衍射物和接收屏距離之比無法近似衍射角(在衍射角十分小的情況下)。2 .實(shí)驗(yàn)儀器的準(zhǔn)確度：實(shí)驗(yàn)中用于測(cè)量光強(qiáng)分布的儀器在選擇量程時(shí)根據(jù)出現(xiàn)最大值選擇的合適量程為最大量程200林A;但是因?yàn)榱砍谭秶粩嘣龃笤龃?，使得小?shù)點(diǎn)后的精確位數(shù)減少，在測(cè)后幾級(jí)亮條紋及暗條紋時(shí)，由于光強(qiáng)過小，導(dǎo)致測(cè)出數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度不高，測(cè)得的數(shù)據(jù)可能不完全準(zhǔn)確3 .在實(shí)驗(yàn)室有光的條件下，存在其他雜光的干擾

7、，使得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不夠精確。4 .可能還有實(shí)驗(yàn)中的一些錯(cuò)誤操作，在測(cè)量光強(qiáng)分布時(shí)，應(yīng)該從左邊第二級(jí)明條紋到右邊第二條明條紋，在該過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)滾輪的方向發(fā)生變化會(huì)影響測(cè)的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度?！究偨Y(jié)，反思與討論】(1)總結(jié)：1.各級(jí)最大值光強(qiáng)不相同，中央最大值的光強(qiáng)最大，其他各級(jí)明條紋的最大值都遠(yuǎn)少于中央明條紋最大值的光強(qiáng)。并且隨著級(jí)數(shù)的增加瞬間減少，第一級(jí)的最大值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于中央明條紋的最大值。反思：1 .在實(shí)驗(yàn)開始調(diào)光路的時(shí)候，應(yīng)特別注意各個(gè)光學(xué)元件的等高共軸，在有導(dǎo)軌存在的條件下，應(yīng)該以導(dǎo)軌作為標(biāo)準(zhǔn)。2 .在最開始的實(shí)驗(yàn)過程中，忽略了前提條件即，使中央明條紋在接收屏上的位置和衍射物以及激光源位于同一直線，使得在實(shí)驗(yàn)過程中記錄的數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大偏差，此時(shí)用位相差與衍射物與