单缝衍射与光强分布测量

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1、南昌大学物理实验报告姓名：易常瑞学号：5502211043专业班级：应物111班班级编号：S008实验时间：第三周星期一13:00座位号：6教师编号：T023成绩：单缝衍射与光强分布测量一、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，测出单缝宽度。二、实验仪器半导体激光器，狭缝，光阑，电源，调节光强的仪器，平行光管，CCD（电荷耦合元件），电脑一台（相关软件）和WGZ--IIA导轨。三、实验原理1.单缝衍射强度分布公式。N8南昌大学物理实验报告姓名：易常瑞学号：

2、5502211043专业班级：应物111班班级编号：S008实验时间：第三周星期一13:00座位号：6教师编号：T023成绩：如图1、2，坐标取法。按照惠更斯—菲涅尔原理，我们把缝内的波前AB分割成许多等宽的窄条，它们是振幅相等的次波源，朝多个方向发射次波，由于接收屏幕位于透镜,的像方焦面上，角度相同的衍射线汇聚于幕上同一点，设入射光与光轴平行，则在波面AB上无相位差，单缝上下边缘A、B到的衍射线间的光程差为，设缝宽为a。在旁轴条件下，按菲涅尔—基尔霍夫公式：其中r是波前上坐标为x的点Q到场点的光程，由图3可知光程差为8南昌大学

3、物理实验报告姓名：易常瑞学号：5502211043专业班级：应物111班班级编号：S008实验时间：第三周星期一13:00座位号：6教师编号：T023成绩：它与y无关。在正入射情况下是与x、y无关的常量。将（1）式先对y积分，并把所有与x无关的因子归并到一个常量C中，于是得到其中当式（2）中取0时，有，式（2）可写为两边取平方得：8南昌大学物理实验报告姓名：易常瑞学号：5502211043专业班级：应物111班班级编号：S008实验时间：第三周星期一13:00座位号：6教师编号：T023成绩：要测出单缝衍射的光强分布只需测出即可

4、。而产生亮条纹的位置是：对应的数值为：对应的sin为在近轴条件下，，令，8南昌大学物理实验报告姓名：易常瑞学号：5502211043专业班级：应物111班班级编号：S008实验时间：第三周星期一13:00座位号：6教师编号：T023成绩：而（其中K=0,1,2，…），则一、实验内容实验装置连接如下图：平行光管调光器光阑、单缝CCD激光器  电脑步骤：（1）开启电源开关，调整激光器和光阑共轴（水平移动光阑，只要照在CCD上的光强不变，则可以认为已经共轴了），将平行光管放于导轨上，再把调节光强的装置放上去，最后把CCD连上电脑；（2

5、）屏蔽背景光源开启电脑，打开软件，进行拍摄，调整缝数，直到单缝，再调整光强，直到看到清晰的单缝衍射图像；（3）然后将图像保存为BMP或IPJ格式，然后打开图片，点击“水平”，再在出现的图像左上方点击“线模式”，再点击“制表”，保存为excel，打开文件，利用excel画出图像。二、数据处理实验所拍图像如下：8南昌大学物理实验报告姓名：易常瑞学号：5502211043专业班级：应物111班班级编号：S008实验时间：第三周星期一13:00座位号：6教师编号：T023成绩：x12345678910111213141516171819

6、20y6666778891010111112111111101010x2122232425262728293031323334353637383940y1111111212121314141415161616161716161514x4142434445464748495051525354555657585960y1312111111121214172024293542485460657175x6162636465666768697071727374757677787980y798286899194959799999998989

7、7959391888479x81828384858687888990919293949596979899100y7368635650443832272219171615141516161819x101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120y1918192018171716151312121110999888由以上数据画出来的图为：8南昌大学物理实验报告姓名：易常瑞学号：5502211043专业班级：应物111班班级编号：S008实验时间：第三周星期一13

8、:00座位号：6教师编号：T023成绩：一级主极大处的光强误差分析：有图像可知在极小处光强并不为0，这样导致计算出来次级主极大处的光强远大于理论值，如果把整个图像往下移使一次极小到零的话，此时，误差得以减小。有所拍的图像可知，衍射图像不是很清晰，且导致了极小处的