光的衍射和固体介质折射率的测量实用教案

1、SABE光源障碍物接收屏SABE光源障碍物接收屏 菲涅耳衍射(ynsh) 夫琅和费衍射(ynsh)光源障碍物 接收(jishu)屏距离为有限远。光源障碍物 接收屏距离为无限远。第1页/共16页第一页，共17页。菲涅耳半波(bn b)带：用菲涅耳半波(bn b)带法解释单缝衍射现象S*二、夫琅禾费单缝衍射实验装置屏幕屏幕1LK2LE第2页/共16页第二页，共17页。ABafxC0PP sinaAC 第3页/共16页第三页，共17页。结论：分成偶数半波(bn b)带为暗纹。 分成奇数半波(bn b)带为明纹。中央明纹明纹暗纹02121221 sin),()(sin),(sinakkakka第4页/

2、共16页第四页，共17页。当增加时光强的极大值迅速衰减？Ia52a32a32a520sin第5页/共16页第五页，共17页。 sin220IIA )sin(bb为狭缝(xi fn)的宽度，为单色光的波长，当=0时，光强最大，称为主极大，主极大的强度决定于光强的强度和缝的宽度。 衍射(ynsh)条纹的光强：第6页/共16页第六页，共17页。e-Ne夫琅禾费单缝衍射的简化(jinhu)装置第7页/共16页第七页，共17页。Dx/tansinxDKb/1.测量单缝到光电池的距离D，用卷尺测取相应移动座间的距离即可；2.从分布曲线可得各级衍射暗条纹(tio wn)到明条纹(tio wn)中心的距离xk

3、，求出同级距离xk的平均值，将xk和D值代入公式，计算出单缝宽度，用不同级数的结果计算b的平均值。选择选择(xunz)暗暗条纹条纹第8页/共16页第八页，共17页。 二、实验(shyn)仪器调试及缝宽测量1、WJF型数字式检流计调试开机预热调零选择量程档位测量时衰减旋钮旋至校准位置。2、测量单缝衍射一维光强分布随位置x的关系按图4-5-3搭好实验装置；调节二维调节架，调节狭缝宽度，使其在小孔屏上形成良好的衍射光斑；调整一维光强测量装置，使光电探头中心与衍射光斑同高度；检查光阑是否在竖直方向一般要手动调节；开始测量，以等间隔步距测量，特别注意衍射光强最小及最大对应的x值；绘制衍射光强I/I0与位

4、置坐标x的关系曲线。3、根据图中数据(shj)计算单缝宽度b用米尺测量光电接收器距离狭缝的距离D；根据b=kD/x计算单峰宽度。第9页/共16页第九页，共17页。 三、思考题 （1）-（3）第10页/共16页第十页，共17页。实验实验(shyn)(shyn)九九 固体介质折射率的测量固体介质折射率的测量第11页/共16页第十一页，共17页。实验目的1.学习偏振光基本知识。确定入射激光的偏振面和偏振片的偏振方向(fngxing)，并能调节出平行入射面或垂直入射面的偏振光；2.用布儒斯特定律测定玻璃的折射率。关于折射率测量的实验方法关于折射率测量的实验方法固体固体(gt)(gt)、液、液体体牛顿环

5、、分光计牛顿环、分光计棱脊分束、最小偏向角法、棱脊分束、最小偏向角法、迈克尔逊干涉仪、高精度法布里迈克尔逊干涉仪、高精度法布里- -玻罗干涉仪等。玻罗干涉仪等。第12页/共16页第十二页，共17页。实验(shyn)原理ts i ns i nin9 0rtsinsinsinsinsin(90)costaniiitrrin当一束自然光从空气当一束自然光从空气(kngq)入射入射到折射率为到折射率为n的玻璃表面时，反射的玻璃表面时，反射光与折射光都是部分偏振光。由光与折射光都是部分偏振光。由图根据反射定律和折射定律可得，图根据反射定律和折射定律可得，i=r。如果入射角如果入射角i满足下式：满足下式：

6、tani=n ，则反射光成为完全的平面偏振光，其振动，则反射光成为完全的平面偏振光，其振动(zhndng)方向垂直于入射面，这个入射角就是布儒斯特角。方向垂直于入射面，这个入射角就是布儒斯特角。Er/Ei=tg（i-t）/tg（i+t）第13页/共16页第十三页，共17页。实验(shyn)步骤1 1确定入射光的偏振面确定入射光的偏振面-具体实验时可以省略此步。具体实验时可以省略此步。（a a）测定半导体激光器产生的激光束和偏振片两者的相对取向（即半导体激光）测定半导体激光器产生的激光束和偏振片两者的相对取向（即半导体激光器转盘和偏振片转盘位置角度读数差）以使得偏振片与激光最强的偏振方向一致。器

7、转盘和偏振片转盘位置角度读数差）以使得偏振片与激光最强的偏振方向一致。在以下测量中，将偏振片和激光器当作一个在以下测量中，将偏振片和激光器当作一个(y )(y )系统，需要旋转时一起转。系统，需要旋转时一起转。 激光器角度激光器角度/ /偏振片角度偏振片角度/ /光功率光功率/ /W W相对取向相对取向/ /0 0(b)利用利用n=1.51样品，调节入射角样品，调节入射角B=arctan(1.51)=56.5，同步调节激光及偏振片的度数，使得反射，同步调节激光及偏振片的度数，使得反射光对应光对应(duyng)的光功率计显示最小值，此时入射到样品的光只存在的光功率计显示最小值，此时入射到样品的光

8、只存在P分量。分量。 偏振系统转角偏振系统转角/ /0 010102020180180反射光功率反射光功率/W/W第14页/共16页第十四页，共17页。根据确定的P P分量(fn ling)(fn ling)对应的偏振系统转角，测量样品的布儒斯特角。入射角入射角/51525354555657585960光功率光功率/W W确定样品(yngpn)的布儒斯特角B，计算其折射率n，并求其相对误差。2.2.测量测量(cling)(cling)半导体硅片材料的折射率半导体硅片材料的折射率n n。B=arctan(1.51)=56.5 思考题：总结本实验中的关键操作。第15页/共16页第十五页，共17页。谢谢您的观看(gunkn)！第16页/共16页第十六页，共17页。NoImage内容(nirng)总结光源。 夫琅和费衍射。开机预热调零选择量程档位测量时衰减旋钮旋至校准(jio zhn)位置。按图4-5-3搭好实验装置。检查光阑是否在竖直方向一般要