单缝衍射实验指导书

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1、单缝衍射一、实验目的1.观察单-缝衍射现象，了解衍射特点;2.测量单缝衍射的相对光强分布。二、实验仪器激光器、单缝、检流计、硅光电池等三、实验原理单缝衍射光路图照到狭缝上的波前上每一点都起着新波源的作用，从这个波前出发，光线迭加的结果是出现平行于狭缝的明喑相间的条纹。亮条纹从中心往两侧依次是0级、1级、2级……n级亮条纹。暗条纹依次是1级、2级.•…n级。设光轴上的光强为人屏上与光轴夹角(p为的一处光强为1=1.sin2/(1)02卩=恥咖⑵A1•当0=0(0=0)时，1甲=称为主极大或零级亮条纹。2.当0=加龙(

2、加=±1,±2・・・・)，即Sin(p=时，焉=0,出现喑条纹。暗aJry条纹在0=—的方向上。主极大两侧暗条纹之间的夹角△©=—,其余暗条aa纹间的间距为M=la3.其他亮条纹的位置：=2Sin0（0Cos0一Sin0）I护vpcosp-Sinj3=0,即0=以创寸，/取极大值。可得：0=±1.43兀，±2.46〃±3.47兀・・・222即:(p=±1.43-,±2.46-,±3.47-……(3)aaa亮条纹的光强是极值的0.047,0.017,0.008倍4•总Sin(p2-2—a2-1.43—a2a0Aa2

3、1.43—a22—a0-0.047000.0470四、实验内容和步骤1・按夫琅和费单缝衍射实验装置设计光路。即入射到狭缝的光束是平行光，传播到观察点的各子波的光线也是平行光。2激光点亮并垂直于狭缝，观察屏放到较远处D»a.3.观察单缝衍射现彖（1）调节狭缝又宽变窄，再出窄变宽，观察衍射图像的变化，估计出衍射图像刚出现可分辨条纹时的缝宽。（2）调节缝宽，观察缝宽与衍射角的关系，注意其规律性。（3）观察狭缝大小与亮条纹的宽度、亮度（光强）清晰度的关系。（4）改变屏到狭缝的距离D,重复上述情况的观察，记下变化的规律。4•

4、测量单缝衍射图像的光强分布（1）调节缝宽，屏上出现清晰的衍射图像。由光电池代替观察屏，光强计由检流计（或毫伏表）的读数表示。（2）将光电池沿衍射图像展开的方向从做到右（或反向）以一定的间隔（间隔大小以能在一条纹上多读几个数值为准，光强逐点测量。）要对光电池前的光栏宽度适当调整。如：确定中心零点,然后向外以0.5mm为间距测量。（3）•改变单缝宽度,其他条件不变，按步骤（2）再测一组数据。（4）・将所测光屯流数据归一化、即将所测数据对最大值（屮央主极大值）取相对比值///。，作"厶--兀曲线，即得到单缝衍射的相对光强

5、分布曲线（共2条）。（5）•从曲线上得到光强极小值（暗纹）的位置兀加,测出单缝到光电池的距离XD,便可以算出衍射角，并与理论值比较。利用第一级暗纹的衍射角和已知波长求出狭缝宽度。（6）由光强分布曲线确定光强次极大的位置和相对光强，并与公式（3）、（4）比较。（7）对比和分析所测的两条相对光强分布曲线。总结出单缝衍射图像的规律和特点。1•使用可调滑块。2•开始处于闭合状态。1.以屮心最亮条纹处开始，结合调整狭缝宽度，调节电表的量程和示数的大小。4•在改变量程时，要注意表随时校零。5•滑块调整所限，可以从中心向一侧测量

6、。6•测量时，可用等间距测量；也可以采用峰值测量。