实验课表物理实验报告模板衍射现象观测实验讲义_衍射现象的观测

衍射现象的观测【实验目的】1.观测夫琅禾费衍射现象，理解衍射原理；2.用单缝衍射原理测定狭缝的宽度。【实验原理】光的衍射现象是光的波动性的重要表现。根据光源及观察衍射图象的屏幕（衍射屏）到产生衍射的障碍物的距离不同，分为菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射两种，前者是光源和衍射屏到衍射物的距离为有限远时的衍射，即所谓近场衍射；后者则为无限远时的衍射，即所谓远场衍射。要实现夫琅禾费衍射，必须保证光源至单缝的距离和单缝到衍射屏的距离均为无限远（或相当于无限远），即要求照射到单缝上的入射光、衍射光都为平行光，屏应放到相当远处，在实验中只用两个透镜即可达到此要求。实验光路如图六所示，L1L2φxk/2与狭缝E垂直的衍射光束会聚于屏上P0处，是中央明纹的中心，光强最大，设为I0，与光轴方向成Ф角的衍射光束会聚于屏上PA处，PA的光强由计算可得：式中，b为狭缝的宽度，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。当β=Kπ，即：时，出现暗条纹。除了主极大之外，两相邻暗纹之间都有一个次极大，由数学计算可得出现这些次极大的位置在β=±1.43π，±2.46π，±3.47π，…，这些次极大的相对光强I/I0依次为0.047，0.017，0.008，…220sinIIA)sin(bbKsin），，，321(K图六ππππ2ππππ1.43π2.46πβ图七夫琅禾费衍射的光强分布夫琅禾费衍射的光强分布如图七所示。e-Neφ图八夫琅禾费单缝衍射的简化装置用激光器作光源，则由于激光束的方向性好，能量集中，且缝的宽度b一般很小，这样就可以不用透镜L1，若观察屏（接受器）距离狭缝也较远（即D远大于b）则透镜L2也可以不用，这样夫琅禾费单缝衍射装置就简化为图八，这时，则【实验步骤】1.测量单缝的宽度①连接好实验装置，调节激光器的方位及旋转激光器的前端，使激光器发出平行于光具座的平行光。前后移动接收屏，使直接接收的激光光斑的位置、大小不变。②将有单缝的衍射屏放在支架上；使衍射屏靠近激光器。调节衍射屏支架上的相应旋钮，使激光垂直照射到最窄的单缝上(怎样判断达到了垂直照射)，测量单缝到测距器的距离D，在光具座直接读出距离即可；Dx/tansinxDKb/③测出两条第一级、第二级衍射暗条纹中心之间的距离2x1，2x2(注意一次测量过程中鼓轮旋转不能反转)，即可求出第一级、第二级到中央零级明纹中心距离x1，x2，，将=690nm、x1、x2，，和D及K=1、2的值代入公式计算出单缝宽度，用不同级数的结果计算单缝宽度的平均值。重复测量三次.注意：处理数据时请统一物理量的单位为毫米。2.观察其它衍射图像。[数据记录与处理]记录表格=690nm=mm;D=mm根据实验数据，计算单缝宽度b及误差。写出测量结果的完整形式。[思考问题]根据测量结果，分析误差的主要来源；次数X2LmmX1LmmX1RmmX2Rmmx1=(X1R-X1L)/2mmx2=(X2R-X2L)/2mm123xDKb/1.主要技术参数与指标1、导轨：1250mm。2、半导体激光器座：配φ16半导体激光器。3、小孔狭缝板及光栅板规格（图一、图二）图一