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单缝衍射与光强分布测量一 实验目的1 观察单缝夫琅禾费衍射现象2 学习利用光电元件测量相对光强的实验方法,观察单缝衍射中相对光强分布规律,并测出单缝宽度二 实验仪器氦氖激光器及光源 可调单缝 硅光电池移动装置 数字万用表 示波器 光具座各种支架三 实验原理1 产生夫琅禾费衍射的实验装置 夫琅禾费衍射要求光源和接收屏都距离衍射屏无限远,即入射光和衍射光都是平行光。在实际中,距离无限远是办不到的,下面介绍两种实验室中接收夫琅禾费衍射常采用的装置(1) “焦面接收”装置把光源放在凸透镜的前焦面上,把接收屏放在凸透镜的后焦面上,则由几何光学可知,与狭缝的距离相当于无限远。(2) “远场接收”装置在满足一定条件时候,也可以不用上述两种透镜,而获得夫琅禾费衍射图样。这个条件是:1 衍射屏透光部分线度很小而且离光源很远,即满足:其中,为与接受屏的距离以上所说的两个条件叫做夫琅禾费“远场条件”。理论上计算得出夫琅和费单缝衍射图样的光强分布规律为 (1)当时,光强具有极大值:,称为中央主极大当 (2)时,此时出现暗条纹,与此对应的位置为暗条纹中心。实际上,很小,因此(2)式可以写成 (2)除中央主极大以外,两相邻暗纹之间有一个次级大,这些次级大位置分别在 其相对光强分别为 若以下图所示远场接收光路显示衍射图,衍射角时,接受屏P上坐标与衍射角近似有下列关系: (3)比较(2)和(3)可得 (4)由以上讨论可知:(1)中央亮条纹的宽度由的两个暗条纹的衍射角所确定。即中央亮条纹的角宽度为 (2) 其余亮条纹的角宽度为。故中央亮条纹的角宽度为其余各亮纹角宽度的两倍(3) 衍射斑角宽与缝宽成反比,即小,大,衍射条纹铺展宽;缝宽增加,各级条纹向中央收缩;当缝宽a足够大时候,衍射现象不明显,可忽略不计,此时将光看成沿直线传播。四 实验内容本实验可以证明单缝与接收屏距离满足条件时,可以认为是夫琅禾费衍射1 观察单缝衍射现象(1)按照下图在导轨上安放好装置,注意保持共轴等高等条件(2)打开激光器电源开关。取工作电流5mA左右,一般应在激光器点燃半小时后后测量,以保证光强稳定性(3)调节单缝与观察屏之间的位置,观察衍射图样。调整单缝宽度使它由宽变窄。再由窄到宽,重复数次,观察屏上呈现光场的变化情况。调整缝宽,使屏上呈现一清晰的衍射图样。比较各级亮条纹的宽度以及他们的亮度分布情况二 测量单缝衍射图样的相对光强分布(1) 调节缝宽,使屏上呈现出清晰的衍射图样(2) 固定缝宽,将硅光电池输出接到数字万用表上,测量不同位置上的光强。(3) 将所测的数据归一化(4

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