单缝衍射测定狭缝宽度实验指导书

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1、单缝衍射测定狭缝宽度实验指导书1实验原理实验原理及方法当一•束波长为几的平行光垂肓射向一宽度为0的单缝时，将产生光的衍射现象。由惠更斯■菲涅耳原理nJ以推出单缝衍射图像中沿垂直于入射光方向的光强度分布规律。其中产生明暗条纹的条件分別为asm0k=(2A:4-1)—(k=0,±1,±2,±3,…)(1)asmOk=^~(k=±l,±2,±3,...)(2)厶为单缝到衍射屏的距离,式屮@为A级条纹的衍射角。图1为单缝衍射光路及光强度分如图。图中几表示第斤级暗纹之间的距离,当在实验中创造条件使得则可近似地认为可由暗纹的产生条件一公式(2),测出单Dk(k二±1,±2,±3,…)2

2、k入La=缝缝宽血W实验装置如图2所示。木实验采用已知波长为九的单色光来测:&单缝缝宽的方法。由半导体激光器发出的单色光通过单缝装置产生衍射现象，通过光传感器将其衍射图像采集下来，便可就示在显示屏上。Z后,测量显示屏上的光强分布图上第以级的衍射昭条纹间距2,在光具座上的标尺读数衍射距离厶由公式即半导体激光器中缝装遇科学工作室接口图2实验装置示意图可算出缝宽a。1实验仪器1.1仪器清单：光传感器、旋转移动传感器、科学工作室500型接口、计算机、狭缝、半导体激光发射器、若T电缆1.2仪器功能介绍2.2.1半导体激光器：产生激光的装置；1.2.2500型科学工作室接口：电信号所输

3、入的硕件端口;2.2.3CI6504A型光传感器：将光信号传入到500型科学工作室接口的装置。2.2.3.1光传感器安装有光圈调节装置，该装置由6个宽度不同的光阑构成，其功能用于采图3传感器通光口集光信号。光阑越宽，入射光强度越人，反之越小。当入射光强度较大时，应选择数字较小（或者较窄）的光阑采光；反Z选择狭缝綾大的，如图3所示。本实验光阑一般选2号光阑。2.2.3.2为了使光传感器具有较大的测量范围，在其后方还装有传感器增益装宜，如图4所示。这增益装置是将所采集的信号放人后，输入计算机。该装置设计为1、10、100三个档位。通过转换开关来选择，如图4。选择“1”档时，传感

4、器未将所采的光的信号放大，也就是输入计算机的光的强度就是通光阑所采集的光强大小；选择“100”档时传感器增益最高，将所采集的光的倍号放人100倍，所以该光传感器可用來测量微弱光信号。图4传感器坍益装置2.2.3.3如果已选择最人的光阑來测量时，仍然不能明显测出其光强时，则可把传感器增益开关拨到10或着100。使用时通过灵活选择增益以及通光狭缝的宽度，可以使得传感器的可测量范围变得比较人。本实验增益为10。2.2.3.4实际操作时光点以可以采集到图样零级明条纹最人强度的峰值、不出现削峰（平峰现象）为宜，即保附最高峰的出现。通过移动“旋转移动传感器”使可以光阑采集到所冇的衍射光

5、斑。在操作中尽量少或不采集无衍射光斑区域，避免成图后，衍射光强分布过于狭窄。2内容和要求1.1实验内容3.1.1仪器的正确调节与使用。3.1.2观察单缝衍射现彖及记录单缝衍射光强度分布曲线。3.1.3测量并记录实验中的相关数据。3.1.4正确撰写相关实验报告。3.2教学要求2.2.1观察单缝衍射现象、并学会用计算机采集其光强分布图；3.2.2从计算机釆集的单缝衍射光强分布曲线图中,测量出±2级以上暗纹之间的距离Q士k，重复读数8次以上；323用光具座上的米尺测量单缝位置和采光屛的位置各一次，并算出单缝到采光屛的距离；3.2.4将所测的物理量代人公式（3）算出狭缝的宽度及其不

6、确定度。4操作指导4.1调试仪器粗调4.1.1检查电路是否连接好；4.1.2开启激光发射器及单缝下方磁性表座开关，粗调各仪器位置•状态。使单缝距激光发射器近一些，但离光屏远一些；3.1.3开启激光器电源，粗调激光发射器、单缝的位置，使激光束垂直穿过狭缝的中部，呈现的衍射光斑在光屏上均匀対称。然后分别锁定单缝及激光器的磁性表座开关；4.1.4调整光传感器的光阑的高度，使所有的衍射光斑能够通过光屏的通光阑的中部，便于光传感器采集到所有的光强。3.2科学工作室500型接口的通设置4.2.1检査通道的连接：500型科学工作室数字1、2通道连接“旋转移动传感器”。模拟接口C连接光传感

7、器（这些电缆已连接好，无需连接。）。学工作室若宴演辑实脸旻示说明图5科学工作室界而（注意：传感器连接采用梅花式插头和插座，插入时，要对准确，看清楚箭头或Top标志，不许错位强行插入。）4.2.2开启科学工作室：workshopn图标，计算机自动寻找科学打开500型科学工作室接口背面电源开关（绿灯亮），双击计算机显示屏幕“Science工作室接口，当计算机自检完成，就自动进入科学工作室工作界面，如图5。插头图标,揪住左键不放并拖到1口，则计算机自动将接口1、2选屮，并弹出“选择感应器”窗口，下拉该菜单，选择“旋转移动