单缝衍射光强的分布测量实验报告

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划单缝衍射光强的分布测量实验报告　　实验名称：测量单缝衍射的光强分布实验目的：　　a．观察单缝衍射现象及其特点；　　b．测量单缝衍射的光强分布；　　c．应用单缝衍射的规律计算单缝缝宽；　　实验仪器：　　导轨、激光电源、激光器、单缝二维调节架、小孔屏、一维光强测量装置、WJH型数字式检流计。　　实验原理和方法：　　光在传播过程中遇到障碍物时将绕过障碍物，改变光的直线传播，称为光的衍射。当障碍物的大小与光的波长大得不多时，如狭缝、小孔、小圆屏、毛发、细针、金属丝等，就能观察到明显

2、的光的衍射现象，亦即光线偏离直线路程的现象。光的衍射分为夫琅和费衍射与费涅耳衍射，亦称为远场衍射与近场衍射。本实验只研究夫琅和费衍射。理想的夫琅和费衍射，其入射光束和衍射光束均是平行光。单缝的夫琅和费衍射光路图如下图所示。　　a.理论上可以证明只要满足以下条件，单缝衍射就处于夫琅和费衍射区域：　　a2a2　　???或L???88L目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　式中：a为狭缝宽

3、度；L为狭缝与屏之间的距离；?为入射光的波长。　　可以对L的取值范围进行估算：实验时，若取a?1?10m，入射光是He?Ne激光，?4　　其波长为，a2　　???2cm，所以只要取L?20cm，就可满足夫琅和费衍射的远场条件。但实验证明，取L?50cm，结果较为理想。　　b.根据惠更斯－费涅耳原理，可导出单缝衍射的相对光强分布规律：　　I?(sinu/u)2I0　　式中：u?(?asin?)/?　　暗纹条件：由上式知，暗条纹即I?0出现在　　u?(?asin?)/????，??2?，?　　即暗纹条件为　　asin??k?，k??1，k??2，?　　明纹条件：求I为极值的各处，即可得出

4、明纹条件。令　　d(sin2u/u2)?0du　　推得u?tanu　　此为超越函数，同图解法求得：　　u?0，??，??，??，?　　即asin??0，??，??，??，?　　可见，用菲涅耳波带法求出的明纹条件目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　asin??(2k?1)?/2，k?1，2，3，?　　只是近似准确的。　　单缝衍射的相对光强分布曲线如下图所示，图中各级极大的位置和相应的

5、光强如下：　　sin?　　I0??/a??/a??/aI0.　　c.应用单缝衍射的公式计算单缝缝宽　　由暗纹条件：asin??k?并由图有：Xk?Ltan?k由于?很小，所以　　Xk?L?k?kL?/a　　令b?Xk?1?Xk?L?/a，则　　a?L?/b　　由此可见，条纹间距b正比于L和?，反比于缝宽a。由实验曲线测出b，即可算出缝宽a。　　d.实验证明，若将单缝衍射的光路图中的单缝换成金属细丝，屏上夫琅和费花样和同样宽度的单缝衍射花样是一样的，故只需将单缝宽度a用金属细丝直径d代替，就可完全应用以上的理论和公式。　　实验内容和步骤：　　实验主要内容是观察单缝衍射现象，测量单缝衍射

6、的光强分布，并计算出缝宽a。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　实验中用硅光电池作光强I的测量器件。硅光电池能直接变为电能，在一定的光照范围内，光电池的光电流i与光照强度I成正比。本实验用的是WJH型数字式检流计，以数字显示来检测光电流。它是采用低漂移运算放大器、模/数转换器和发光数码管将光电流a进行处理，从而将光强I以数字显示出来。　　a．按下图接好实验仪器，先目测粗调，使各光学

7、元件同轴等高，要注意将激光器调平；　　b．激光器与单缝之间的距离以及单缝与一维光强测量装置之间的距离均置为50cm左右，　　?3加上本实验采用的是方向性很好，发散角1?10~1?10?5rad的He?Ne激光作为光源，这　　样可满足夫琅和费衍射的远场条件，从而可省去单缝前后的透镜L1和L2。；　　c．点亮He?Ne激光器，使激光垂直照射于单缝的刀口上，利用小孔屏调好光路，须特别注意的是：观察时不要正对电源，以免灼伤眼睛。　　d．将WJH接上电源开机预热15