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1、SGS-3/3A/4型衍射光强实验系统使用说明书天…•辛天津市港东科技发展有限公司5)SGS3/3A/4型衍射光强实验系统使用说明书平行光束通过单缝、多缝或圆孔等器件发生的衍射现象叫做夫朗禾费衍射。利用这套实验装置通过对夫朗禾费单缝禾鬪孔等衍射光强进行逐点测虽，手绘衍射图样的光强分布曲线，不仅冇助于学生对光的波动性的理解，同吋对相关实验技术和分析能力的培养方面也很有帮助。SGS-3A型还可以做光的偏振实验。1规格和主要技术指标1.1规格•号规格、SGS-3SGS-3ASGS-4单色光源He-Ne激光器半导体激光器He-Ne激光器衍射器件可调单缝、多
2、缝板、多孔板、光栅接收器件光能量指示仪（数显）光传感器和光电流放大器（数显）白屏光具座lm硬铝导轨附加功能可兼做偏振光实验1.2主耍技术指标技术指SGS-3SGS-3ASGS-4光源功率和波长1.5mW,632.8nm<5mW,650nm1.5mW,632.8nm测量范围最大90mm测量精度0.01mm2原理2.1单缝衍射的光强分布平行光束垂直照射到宽度为a的狭缝AB上（图2-1）,按惠更斯■菲涅耳原理，可以计算屏幕上衍射图样的光强分布（计算过程详见光学教科帖）。该原理指出，此时狭缝上每一点都町看成发射图2-1强弱则取决于沿。角发射，到达时相位各不相
3、同的子波在该点叠加的结果。理论计算可得该点的光强sin2u(2-1)(2-2)式中IO是衍射条纹中央P()处的光强，入是单色光的波长。联系公式看光强分布图(图2-2),当0=0时，10=10,得到光强最大的中央主极大，相对光强1/10=lo由公式(2・1)可求得暗条纹位置,令1=0,必冇sinu=0,于是u=k7t,代入式(2・2)可得as9=U(k=±l,±2...)可见，暗条纹是以屮央极大为屮心，两侧等距分布的。00sin0=±1.43—±246—±3.47—主极大两侧各级亮条纹(次级大)分别出现在~,一•Q,一…Q…的位直,与10的比值分别
4、是11/10-0.047,12/1X0.017,13/10=0.008...。采用发散角很小的激光束，可以直接做单缝的入射光束，另一方面，若接收器与狭缝之间的距离1足够远(图2-3),以至AP0与OP()Z差远小于儿也对以满足接收夫朗禾费衍射的条件。若APO-OPO<>将此式代入式（2-3）,则P（）如果取l=0.8m,a=10-4m,X=6.3xlO-7m,则a2/8132・5"0・3故能满足上述条件。因此图2・1中的透镜可以省去。He-Ne激光束是高斯光朿，但因发散角很不常做平血波使用，例如图2・3的情形，衍射图样
5、的暗点和各极强位置能够相当好地近似于理论分析的结果，所以可根据.2xkaX=2k+1I在测出1和缝宽a=ABZ后计算波长。其中x是中臾极强与各极强的距离，k是各极强的级。-有些配上适当透镜组的半导体激光器发散角不大，也能适用于本实验。2.2多缝夫朗禾费衍射设每条缝宽为a,相邻两缝屮心距为d,缝的数目为N。在波长为儿光强为1（）的光正入射多缝板的条件下，（）(2-4)cTidsin3P=其屮几，与式（2-1）相比，除了共有的“衍射因子”之外，多出一个“干涉因子"。这是由于各缝衍射光之间发生的干涉。干涉效应使接收屏上的能最重新分布，形成干涉条纹，但这些条
6、纹乂被单缝衍射因子调制，在强度分布上，要受到单缝衍射图样的支配。例如图2-4,当N=5,d=3a,5缝衍射时，干涉因子的表现（b）受单缝衍射因子（a）的调制，而形成新的综合分布（c）。因N=5,在两个主极强Z间出现3个次极强（相邻主极强间冇N-2个次极强）；由于d=3a,干涉因子第3级（比=3）主极大正好与单缝衍射的第一个暗纹重合，所以不能出现，形成缺级现象，同理，凡是k为3的整倍数处都缺级。sinQ(X/a)sin0(入/d)图2-42.3夫朗禾费圆孔衍射波长九，强度10的光正入射一圆孔，接收屏上的光强分布经理论计算得Io=Zo[2J,（x）/x]
7、2,x=（7cD/2）sin^式屮D为圆孔直径，人（X）是一阶贝塞耳函数（是一种特殊函数，详见数学手册）。下表列出的是这种同心圆形衍射图样光强分布的极值位置与対应的贝塞耳函数的数值。X01.220711.635兀2.2337U2.679兀3.238k[2Jl(x)/x]2100.017500.004202.4偏振光的产生和检验光是电磁波，可用两个相互垂直的振动矢量——电矢量E和磁矢量H表征。因物质与电矢量的作用大于対磁矢量的作用，习惯上称E矢量为光矢量，代表光振动。光在传播过程中遇到介质发生反射、折射、双折射或通过二向色性物质时，木來具冇随机性的光振
8、动状态就会起变化，发生各种偏振现象。若光振动局限在垂肓于传播方向的平而内，就形成平面偏振光，因其电矢虽末端的
