单缝衍射光强分布实验报告

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1、单缝衍射光强分布【实验目的】1.定性观察单缝衍射现象和其特点。2.学会用光电元件测量单缝衍射光强分布，并且绘制曲线。【实验仪器】仪器名称光学导轨激光器接收器数字式检流计衍射板型号【实验原理】光波遇到障碍时，波前受到限制而进入障碍后方的阴影区，称为衍射。衍射分为两类：一类是中场衍射，指光源与观察屏据衍射物为有限远时产生的衍射，称菲涅尔衍射；一类是远场衍射，指光源与接收屏距衍射物相当于无限远时所产生的衍射，叫夫琅禾费衍射，它就是平行光通过障碍的衍射。夫琅禾费单缝衍射光强I=I0(sinβ)2β2;其中β=πasinθλ；a为缝宽，θ为衍射角，λ为入射光波长

2、。上图中θ为衍射角，a为缝宽。【实验内容】（一）定性观察衍射现象1.按激光器、衍射板、接收器（屏）的顺序在光节学导轨上放置仪器，调节光路，保证等高共轴。衍射板与接收器的间距不小于1m。2.观察不同形状衍射物的衍射图样，记录其特点。（二）测量单缝衍射光强分布曲线1.选择一个单缝，记录缝宽，测量-2到+2级条纹的光强分布。要求至少测30个数据点。2.测量缝到屏的距离L。3.以sinθ为横坐标，I/I0为纵坐标绘制曲线，在同一张图中绘出理论曲线，做比较。【实验步骤】1.摆好实验仪器，布置光路如下图顺序为激光器—狭缝—接收器—数字检流计，其中狭缝与出光口的距离

3、不大于10cm，狭缝与接收器的距离不小于1m。2.调节激光器水平，即可拿一张纸片，对准接收器的中心，记下位置，然后打开激光器，沿导轨移动纸片，使激光器的光点一直打纸片所记位置，即光线打过来的高度要一致。3.再调节各光学元件等高共轴，先粗调，即用眼睛观察，使得各个元件等高；再细调，用尺子量取它们的高度(狭缝的高度，激光器出光口的高度，接收器的中心)，调节升降旋钮使其等高，随后用一纸片，接到光源发出的光，以其上的光斑位置作为参照，依次移动到各个元件前，调节他们的左右(即调节接收器底座的平移螺杆，狭缝底座的平移螺杆)高低，使光线恰好垂直照到元件的中心。4.调

4、节狭缝宽度，使光束穿过，可见衍射条纹，调节宽度，使条纹中心亮纹的宽度约为5mm，且使得条纹最亮，而数字检流计的读数最大，经过上述调节后，上述任何一个旋钮的改变都会使读数变小。5.测量光强，先遮住接收器的光探头，选择合适的档位，并对读数进行调零，(若不能调零，则记下该处误差，在得到实验数据后减去)，若在测量过程中需要换挡，则换挡需要调零。调节接收器底座的平移螺杆，观察检流计的读数，能够观察到第三暗纹的出现，单方向转动手轮，沿x方向每次转动，从左侧第三级暗条纹一直测到右边第三级暗纹，记录光电流大小和坐标位置。6.记录缝宽和测量缝到光探头的距离。【注意事项】

5、(1)缝与接收器间距应满足远场衍射条件。(2)记录光强时需要固定缝宽。(3)微电流计选择适当的档位。(4)不要错过每一级的最亮点与最暗点.(5)测量过程中接收器要保持只向一个方向移动，避免空转.(6)注意同时记录光电流值和相应的位置【实验记录】一、定性观察衍射现象1.细丝衍射在给定的细丝宽度的条件下,衍射条纹有以下特点:中间暗条纹随着级数的增大,条纹间距减小（很微弱）,亮度变暗,宽度也同时减小。在细丝宽度减小时,条纹宽度变大,相邻的条纹间距也变大,并且亮度变暗。2.单缝衍射　　在变定缝宽的情况下，中间是亮条纹，亮度最大并且条纹最宽，相邻两条纹间距相同，

6、随着条纹级数增大，亮度减小且宽度也减小为中间亮条纹的二分之一。随着缝宽度的增大，条纹宽度减小，亮度增大，间距变小。二、单缝衍射光强分布曲线1.实验数据记录狭缝宽度a：0.476mm单缝与接收器的距离L：1396mm由于衍射角很小，sinθ≈θ≈tanθ=∆xL,2.光强记录(附图)【数据处理】(1)光强分布曲线(2)相对误差(3)误差分析1.接收屏上的中间亮条纹与置物轨的轴的位置存在细小偏差，可能未完全做到在同一直线上，使得条纹位置与衍射物和接收屏距离之比无法近似衍射角（在衍射角十分小的情况下）。2.实验仪器的准确度：实验中用于测量光强分布的仪器在选择

7、量程时根据出现最大值选择的合适量程为最大量程200μA；但是因为量程范围不断增大增大，使得小数点后的精确位数减少，在测后几级亮条纹及暗条纹时，由于光强过小，导致测出数据的准确度不高，测得的数据可能不完全准确。3.在实验室有光的条件下，存在其他杂光的干扰，使得实验数据不够精确。4．可能还有实验中的一些错误操作，在测量光强分布时，应该从左边第二级明条纹到右边第二条明条纹，在该过程中，转动滚轮的方向发生变化会影响测的数据的准确度。【总结,反思与讨论】(1)总结：1.各级最大值光强不相同，中央最大值的光强最大，其他各级明条纹的最大值都远少于中央明条纹最大值的光

8、强。并且随着级数的增加瞬间减少，第一级的最大值要远远小于中央明条纹的最大值。(2)反思：1.在