光强分布

光学导轨上有油，请勿用手触摸仪器需要预热，把仪器打开禁止直视激光济南大学物理实验教学中心精密测量在自动化控制的领域里一直扮演着重要的角色，其中光电测量因为有较好的精密性与准确性，加上轻巧、无噪音等优点，在测量的应用上常被采用。一、实验目的•观察单缝衍射现象，归纳总结衍射现象的规律和特点。•测量单缝衍射相对光强分布和衍射角。•学会用衍射法测量微小量。二、实验原理S光的衍射分为：菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射菲涅耳衍射：也叫近场衍射衍射孔与光源和接收屏的间距为有限远夫琅禾费衍射：即为平行光的衍射衍射孔与光源和接收屏的间距为无限远2L1LS在实验室条件下，以激光作为光源激光的光束细、方向性好、亮度高，可看作是平行光，将观察屏放在较远处(使其与缝的距离远远大于缝宽)，就可以满足夫琅禾费的远场条件。当衍射角=0时，所有衍射光线从缝面AB到会聚点0都经历了相同的光程，因而它是同位相的振动。fLBAa夫琅禾费衍射：IOPLfoBAaC设一束衍射光会聚在屏幕上某点P，它距屏幕中心o点为x，对应该点的衍射角为。在其它位置：由惠更斯·菲涅耳原理可推得，单缝衍射图象的光强分布规律为：220sinIIsina，单缝衍射光强分布图三、实验仪器半导体激光（λ＝650nm)、导轨、光具座、狭缝、光电探头、数字检流计四、实验内容1、观察单缝衍射现象•（1）按夫琅禾费衍射的要求，在光具座上布置和调整各光学元件，用小孔屏调整光路，使出射的激光束与导轨平行。调节激光器、狭缝、光电探头等高共轴。•（2）调节单缝，对准激光束中心（注意入射光垂直照射单缝），使之在小孔屏上形成衍射光斑。•（3）调节单缝的宽度，使它由宽变窄，再由窄变宽，重复数次，观察在调节过程中出现的各种现象和变化情况2、测量单缝衍射的相对光强分布•（1）对检流计进行调零，并将测量线连接其输入孔与光电探头。•（2）移去小孔屏，调整光电探头中心与激光束高低一致，移动方向与激光束垂直，其始位置适当；开始测量，转动手轮，使光电探头沿衍射图象展开方向（X轴）单向平移，以等间隔的位移（0.5mm）对衍射图象的光强进行逐点测量记录位置坐标X和对应的检流计所指示的光电流值读数I，要特别注意衍射光强的极大值和极小值所对应的坐标的测量。•（3）在光具座上测出狭缝到光电池的距离L，以便计算狭缝的宽度。五、数据处理•1、总结单缝衍射的特点•2、测量单缝衍射图象的相对光强分布绘制衍射光的相对强度I/I0与位置坐标X的关系曲线。由于光的强度与检流计所指示的电流读数成正比，因此可用检流计的光电流的相对强度代替衍射光的相对强度I/I0，此即相对光强分布曲线。•3、从分布曲线可得各光强极小值，其中测出第一级衍射暗条纹的位置b，利用所测得的距离L值计算相应的单缝宽度。•4、由光强分布曲线确定各级明条纹光强次极大的位置，计算出单缝宽度，并与标准值相比较得出其相对误差。六、注意事项•1.所有光学仪器调成共轴，入射光要垂直照射单缝；•2.禁止激光直接照射进光电探头内或照射人员眼睛；•3.禁止用手直接触摸小孔狭缝板或者光栅板，以免损坏镀膜；•4.测量过程中要注意换档，以免超出量程损坏检流计。