ccd单缝衍射实验

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1、实验报告课程名称：《光电基础实验》实验项目：CCD单缝衍射实验一、实验目的：应用ＣＣＤ单缝衍射仪作光学实验项目中单逢，双逢，多逢，双光束等的干涉，衍射实验．在电脑屏幕上实时显示曲线全貌，测量其相对光强分布和衍射角．进而测量单缝的缝宽，单丝的直径，光源的波长，双缝的缝宽和缝间距，光栅常数．二、实验内容与原理：1.实验原理：光的衍射现象是光的波动性的一种表现，可分为菲涅耳衍射击与夫琅和费衍射两类。菲涅耳衍射是近场衍射，夫琅和费衍射是远场衍射，又称平行光衍射。将单色点光源放置在透镜L1的前焦面，经透镜后的光束成为平行光垂直照射在单缝AB上，按惠更斯--菲涅耳

2、原理，位于狭缝的波阵面上的每一点都可以看成一个新的子波源，他们向各个方向发射球面子波，这些子波相叠加经透镜L2会聚后，在L2的后焦面上形成明暗相间的衍射条纹，其光强分布规律为：（1）其中，a是单缝宽度，θ是衍射角，为入射光波长。由（1）式可见：a)当时，，为中央主极大的强度，光强最强，绝大部分的光能都落在中央明纹上。b)当时，为第K级暗纹。由于夫琅禾费衍射时，θ很小，有θsinθ，因此暗纹出现的条件为：(2)c.从(2)可见，当K=±1时，为主极大两侧第一级暗条纹的衍射角，由此决定了中央明纹的宽度，其余各级明纹角宽度，所以中央明纹宽度是其它各级明纹宽度

3、的二倍。2.实验内容：a.将实验系统安置在光具座上，并调整到相同高度。使激光器和单缝的距离尽量远一些，激光器前的小孔光澜的孔尽可能小一些，将激光束的大部分“高频”成分滤除。单缝的CCD光强仪之间的距离尽可能满足原场条件。（首先调节光源，减光器，光强仪的位置，调整至光线可以很好的射入CCD光强仪前端的采光窗口，然后在减光器和光强仪之间放入组合光栅，利用白纸调整光所对的光栅片，使光线可以进行相对要求的衍射。）a.将“CCD光强仪”与“SB14控制器”以及显示器连接。（实际操作时已连接）b.检查电路连接调整光路。曲线对称调节，显示器看到图形左右不对称主要是各

4、光学元件的几何关系没有调好引起的。观察从缝上反射的衍射光，应在激光出射孔附近，调节单缝的平面和激光束垂直（调节缝和光强仪采光窗的水平方向垂直。）曲线削顶调节：转动减光器，增大减光量。曲线顶部凹陷调节：主要是单缝的黑度不够，有漏光现象。曲线不圆滑漂亮：可能是缝的边缘不直或刀口上有尘埃或是光强仪采光窗上有尘埃，可左右移动光强仪寻找较好的工作区间。c.测量数据。移动光标，读取衍射曲线上的几个特殊点的各值。d.观察研究双缝干涉和多缝干涉的现象。一、实验器材：光具座，激光器，减光器，组合光栅片，LM501CCD光强分布测量仪，计算机二、实验结果：缝宽（mm)　　

5、　　　空间位置　　　光强相对光强（Ｉ/Ｉ０）sin条纹X(ch)X(mm)Y(A/D)　电压　０.１０中央明纹１12０12.3232908.0410一级暗纹１１２８12.41430.110.0140.00017一级亮纹１３５５14.912151.160.1440.0050二级暗纹１４６０16.0620.010.00120.0072二级亮纹１３３16.86530.130.01620.0088三级暗纹１６３３17.96-11-0.02-0.00250.011０.１２中央明纹１２７２13.9934029.1210一级暗纹１４２８15.711980.490.0

6、540.0033一级亮纹１４９０16.393590.900.0990.0046二级暗纹158317.41590.150.01640.0066二级亮纹164218.06910.320.03510.0079三级暗纹172919.02290.070.00770.0097Z=51.65cm背景强度2250.54　　缝宽　（　条纹　　　　实验值　　　理论计算值中央明纹0101一级暗纹0.000170.0140.00650一级亮纹0.00500.1440.0475二级暗纹0.00720.00120.0130二级暗纹0.00880.01620.0165三级暗纹0.0

7、11-0.00250.01950中央明纹0101一级暗纹0.00330.0540.00540一级亮纹0.00460.0990.0472二级暗纹0.00660.01640.01080三级亮纹0.00790.03510.0165三级暗纹0.00970.00770.01620一、实验结果分析：一，产生实验误差的原因有1.实验室里有背景光存在，对光强有影响2.光束和接受器，光栅不在一直线上，3人为读数，操作方面产生4。仪器精确度不够二，在做多光栅（N条光栅）实验时，可看到在两主级大亮纹之间有N-2次级大，有N-1暗纹三，由于实验仪器对光非常灵敏，所以细微光强都

8、会影响结果，所以实验在黑暗条件下做的二、思考题：1.实验过程中，光栅片与接收屏之间要满足什么条