光的衍射和固体介质折射率的测量

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1、实验五光的衍射空间科学与物理实验中心刘芬2011.04一、光的衍射现象及其分类缝较大时，光是直线传播的缝很小时，衍射现象明显阴影屏幕屏幕光在传播过程中遇到障碍物，能够绕过障碍物的边缘前进这种偏离直线传播的现象称为光的衍射现象。光源障碍物接收屏光源障碍物接收屏菲涅耳衍射夫琅和费衍射光源—障碍物—接收屏距离为有限远。光源—障碍物—接收屏距离为无限远。菲涅耳半波带：用菲涅耳半波带法解释单缝衍射现象S*二、夫琅禾费单缝衍射实验装置屏幕ABafxCφφPφ结论：分成偶数半波带为暗纹。分成奇数半波带为明纹。讨论：问题：当φ增加时光强的

2、极大值迅速衰减？Iaλ52aλ32aλ32aλ520sinφb为狭缝的宽度，λ为单色光的波长，当β=0时，光强最大，称为主极大，主极大的强度决定于光强的强度和缝的宽度。衍射条纹的光强：夫琅禾费单缝衍射的简化装置测量单缝到光电池的距离D，用卷尺测取相应移动座间的距离即可；从分布曲线可得各级衍射暗条纹到明条纹中心的距离xk，求出同级距离xk的平均值，将xk和D值代入公式，计算出单缝宽度，用不同级数的结果计算b的平均值。选择暗条纹二、实验仪器调试及缝宽测量1、WJF型数字式检流计调试开机预热——调零——选择量程档位——测量时衰减旋钮旋

3、至校准位置。2、测量单缝衍射一维光强分布随位置x的关系按图4-5-3搭好实验装置；调节二维调节架，调节狭缝宽度，使其在小孔屏上形成良好的衍射光斑；调整一维光强测量装置，使光电探头中心与衍射光斑同高度；检查光阑是否在竖直方向——一般要手动调节；开始测量，以等间隔步距测量，特别注意衍射光强最小及最大对应的x值；绘制衍射光强I/I0与位置坐标x的关系曲线。3、根据图中数据计算单缝宽度b用米尺测量光电接收器距离狭缝的距离D；根据b=kλD/x计算单峰宽度。三、思考题（1）-（3）实验九固体介质折射率的测量[实验目的]1.学习偏振光基本知

4、识。确定入射激光的偏振面和偏振片的偏振方向，并能调节出平行入射面或垂直入射面的偏振光；2.用布儒斯特定律测定玻璃的折射率。关于折射率测量的实验方法——固体、液体牛顿环、分光计——棱脊分束、最小偏向角法、迈克尔逊干涉仪、高精度法布里-玻罗干涉仪等。[实验原理]当一束自然光从空气入射到折射率为n的玻璃表面时，反射光与折射光都是部分偏振光。由图根据反射定律和折射定律可得，θi=θr。如果入射角θi满足下式：tanθi=n，则反射光成为完全的平面偏振光，其振动方向垂直于入射面，这个入射角就是布儒斯特角。Er/Ei=tg（θi-θt）/t

5、g（θi+θt）[实验步骤]1．确定入射光的偏振面----具体实验时可以省略此步。（a）测定半导体激光器产生的激光束和偏振片两者的相对取向（即半导体激光器转盘和偏振片转盘位置角度读数差）以使得偏振片与激光最强的偏振方向一致。在以下测量中，将偏振片和激光器当作一个系统，需要旋转时一起转。激光器角度/˚偏振片角度/˚光功率/μW相对取向/˚0˚(b)利用n=1.51样品，调节入射角θB=arctan(1.51)=56.5°，同步调节激光及偏振片的度数，使得反射光对应的光功率计显示最小值，此时入射到样品的光只存在P分量。偏振系统转角/

6、˚0˚10˚20˚………180˚反射光功率/W根据确定的P分量对应的偏振系统转角，测量样品的布儒斯特角。入射角/˚51°52°53°54°55°56°57°58°59°60°光功率/W确定样品的布儒斯特角θB，计算其折射率n，并求其相对误差。2.测量半导体硅片材料的折射率n。θB=arctan(1.51)=56.5°思考题：总结本实验中的关键操作。