光的干涉与衍射现象的研究

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1、实验题目光的干涉与衍射现象的研究【实验目的】1、理解夫琅和费衍射的原理,比较单缝衍射和双缝衍射的图像.2、掌握使用PASCO数字系统采集单缝衍射和双缝衍射的光强分布的办法.【实验仪器】1、PASCO仪器系统.2、二极管激光器.3、旋转运动传感器.4、计算机.5、光学导轨.6、狭缝.【实验原理】1、单缝衍射如图为单缝衍射的原理图.当光透过狭缝d发生衍射时，假设衍射图像的中央亮条纹的中心几处的光强为厶,则根据惠更斯•菲涅耳原理，可得与光轴呈0角度处的光强为,,（sinaVHrRr式中,a=—sin0,2为光的波长•由此即可

2、知道A单缝衍射原理图①当0=0时，厶=厶（沁[=厶,此处光强最大，此即为衍射中央最大值的位置.a）②当衍射角0满足asinO=mA伽=±1,±2,±3...）时，ex=—sin<9=，此时光强Ie=/（）血"]=（）,衍射图样几a）上呈现出暗条纹.单缝衍射的图像如右图所示，当衍射角&很小时sin&胡又"号sin0,联立可得a=加几％③在两和邻的暗纹之间都存在一个次极大，它们分别距中央最大值单缝衍射图像“=±1.43龙,±2.46兀,±3.47兀..,这些次极大处的相对光强依次为厶/厶=0.047,0.017,0.0

3、08…2、双缝衍射如图，若用双缝代替单缝，设两个缝的宽度都等于两个缝Z间不透明部分的宽上J寸.…度为方，则双缝的间距d=a+b.当光经过两个狭缝吋，产生的衍射图样的光强分布—Y不同于单缝的情况•双缝衍射可以认为是两个单缝衍射的欠量叠加，叠加后可得0°处衍射的光强分布为双缝衍射原理图sinaasinorsin2COS0式中"子sin。,歼知皿式中，前-部分sina'&丿2♦与单缝衍射时完全一致，称其为单缝衍射因了血后一项、2sin2^?

4、若右图，最上方的图(°)表示若只有缝间干涉因子时双缝衍射的图样;图(b)代表M1310了若只冇单缝衍射因了时的图样，即单缝衍射图样;而最后的图(C)则是两者的叠加，即最后的双份衍射图样.从图中可以看出，山于单缝衍射因子的存在，使得某些本应为极大的地方变成了暗纹，此称为缺级."sina''Ia丿/・、2sinaCOS0可以知道①当d血0=±「-少,仗=0,1,2,3...),缝间干涉因子厂sin2炉、

5、3...)时，单缝衍射因子［沁］〔0,不论缝间T涉因子是否为1,此时条纹仍然是IQ丿暗的,称其为缺级.③当dsin^=.M，(J=0,±h±2,±3...)时,缝间干涉因了达到1,此时双缝干涉光强出现极人值.④当出现缺级时，衍射角&满足asin0十以及dsing〃，联立两式可得,缺级为./=nid/a.根据上述分析，尽管条纹是rfl两个狭缝相互射出的光束相互作川产生的，但实际上也存在单缝衍射的影响,所以伤风衍射实际上是一种被单缝衍射调制后的双缝干涉条纹.【实验步骤】1、传感器平台准备①打开激光器，通过旋转激光器的圆头使

6、其输出为一个小圆点.②打开PASCO500型平台与DataStudio数据处理软件.在DataStudio屮创建实验，选择500型接口并设置采样频率为50Hz,在”通道A”中选择光传感器,”通道1”中选择转动传感器，并将其测量数据改为”位置”.③将数据栏下方的"光强(％),通道A”拉至显示栏下方的”图表”，再将弹出的图表中的x轴改成”位置(Q,通道1”.2、光路调整①调节光传感器使其位于滑动导轨的中间位置，且使4号狭缝垂直于光路.②调节激光器的高低及方向，使激光器射出的激光平行于光学导轨并正好打在光传感器的4号狭缝上.

7、3、单缝衍射①旋转圆盘，选择狭缝圆盘中的宽度G=0.04/77/77的单缝.②将单缝圆盘放置于光学导轨位于传感器与激光器中间的位置上，并使激光能够穿过所选狭缝.③观察衍射图像,若衍射图像不在水平方向上，则说明狭缝不乖直于光路，通过旋转狭缝后盘以及微调激光器使Z水平;若衍射图像左右对称性不好贝J说明激光并不是垂直打在狭缝上，此时贝J微调激光器的方向.通过反复调节激光器与狭缝，使之得到较好的衍射图像.①将光传感器移向-•侧，点击"启动”按钮，同吋以中等速度转动旋转运动传感器滑轮扫描图像以采集衍射图像.扫描完成后按下”停止”

8、键.由此,得到单缝衍射的光强分图.②使用软件中的”智能工具”和”记事”工具•在图像上标注±1,±2…等极小位置（e・・・愚蠢未标注…）以及光强分布的极大位置处.4、双缝衍射①旋转圆盘,选择狭缝圆盘屮缝宽。=0.04〃劲，缝间距d=0.25〃"的双缝.②双缝衍射的实验步骤与单缝衍射的步骤②、③、④完全一致.③在得到双缝衍射的实验光强