衍射法测量细丝直径

1、实验目的时间:2021.03. 08创 作： 欧阳实验目的时间:2021.03. 08创 作： 欧阳与教师签名批改日期观察细丝夫琅和费衍射现象。掌握细丝衍射相对充强的测量 方法，乔来岀细丝直殛。、察验原理夫玻和费齊附讦射是波动龙学的重要特证M 。衍射適常分为 两类：类是满足讦射屏离龙源跌接收屏的距离为 有阻运的讦射，秫为菲涅耳衍射；另一类昆满足衍 射屏与龙源和接收屏的距离都是无阻运的衍射，也 就是煦射至北汗射屏上的入射尢和离开衍射屏 的讦射 龙都是平行龙的讦射，称为夫琅和费衍射。菲涅耳 衍射解决具体间题时，计算较为复杂。而夫琅和费 讦射的特庶是，只用筒单的计算就可叹得凹准确的 结耒。在实验中，

2、夫琅和费衍射用两个会聚透競就 可叹实现。本实验用激龙器作龙源，由于激龙器友 散角小，可汰认为是近倣平行龙煦射在单缝上；其 次，细丝直證为0.1mm,细丝距接收屏如果大于1 米，缝宽相对于缝到接收屏的距离足勞小，大致满 足讦射龙是平行龙的要来，也基卒满足了夫琅和赛 讦射的条件：Io为中兴明纹中心处Bm龙强度，u= asin 0/, a是单縫宽度,讦射角为入射波云菲涅耳假股和充换度牛多理学家菲涅耳假段：玻在T专播的过程中，从同一 波阵面上的各眾发曲的次波是相干波，经传播而在 空间某点相遇时，产生相干叠加，达就是著名的恵 更斯一菲涅耳原理。如图91所示，单缝AB所在处 的波阵面上各眾友凹的子波，在空

3、间慕原P所引超 充振动振幅的大小与面元面釈庆正比，与面元彩空 间慕点的距离庆反比，莽且随细丝平面法线与讦射 龙的次角(讦射角丿 增大而喊小，计算细丝所在处 波阵面上各庶友凹的子波在P鹿引超充振动的忌 和，就可玖得到P庶的充强度。可兄，空间某点的 尢强,本质上是龙波在该眾振动的忌强度。图9-1图9-1细丝衍对示息图尸TX丄设细丝的宽度AB=a,细丝彩接收屏M间的距离 S L,讦射角为的充线会聚到屏上P点,弄段P 眾彩中兴明纹中心的距离 Xko由图9-1可知，从 A、B凹射的龙线彩P鹿的龙程羞为： BC = asinf g_ )K中，为充轴与讦射充线之间的次角，叫讦射 角。如畀子波在P点引超的充振

4、动完全相互抵消，龙 程差是半波反的偶数倍,在 P点处将凹现暗纹。所 叹，暗纹形庆的条件是：osin =2K 2K=l, 2C9-2)在两个弟级fK= 1J皓纹M间的区域(-X 分布为：C9-3J凭中Io为中兴明纹中心处的充强度，u为细终辺 缘充线与中心充线的相佞差。根据上面的充强公K,可得细丝讦射的特证如 下：(1)中兴明纹，在4=0处，u=0,I=Io，对应聂大龙强，称为中兴至极大，中兴明纹 宽度由k二1的两个暗条纹的衍射角所确定，即中兴5 2几=一亮条纹的角究度为“ O(2)暗纹，肖 u= k Jt , k=l , 2 , 3即：加sin/2 = Qr 奏asinO = /:/l时有：/

5、= (7 0 且任T可两= 相邻暗条纹间的衍射角的羞值“,即暗条纹尾叹P()点为中心等间隔左右对秫分布的。(3)次级明纹，在两相邻暗纹间存在次级明纹。 它切的宽度是中兴亮条纹宽度的一半。这嵯亮条纹的死强最大值称为次极大。基角佞置依次是D = 1.43-)D = 1.43-)= 2.46 -二 3.47 4J图9-2细丝衍射相对光强分布曲线把上连的值代入死强公电C9-3J中，可来得各级次 明纹中心的强度为/ =0.047/。， / =O.O167o7= 0.008/0(9-5)从上面特证可叹看曲，各级明纹的充强随着级次K的增大而迅速濒小，而暗纹的龙強亦分布 其间，细丝衍射图样的相对充强分布如图9

6、 2所示。肖的討严土竝“F.2宀时凹况暗纹，段弟k级暗纹离龙轴的距离为巧，则有:d5 程中：S为讦射暗条纹间距，L为细丝彩观察屏的距离,入为浪民。三、实验仪翳型仪器名称号主要参数用途阻抗1 M Q。连接计算机和光传感器，750 接口CI7650最大的有效输入电使光传感器测得的数据输入计计算机和压范圉 10 V算机CI6874处理光传感器测得的数据DataStudio光传感器CI650-4A测量光强，波长为650nm小型激光器OS8514发出激光转动传感测量角速度、角加速度和器CI-6538角位移，也可测量速度.加速度和位移小孔屏四、实验步8R1、连接好装置，打开灯潺；启动计算机和DataStu

7、dio钦件养调节好相应参数 2、调节好装置，茨激龙通过装置发生衍射，乔在龙T 专矮器上得彩衍射图纹。3、调节转动T专矮器，测量不憧级明纹的充强，在计算机上得到相应数据三、数据记录及数据处理L=86cm00.0200.0250.0300.0350.040位置，通道1和25)光强，通道A对位置，通道1和2,运行#4位置,通道1和2 (m)光强，通道A (%最大值)0.02925.7820.03169.045这是一种人造纤维的衍射数据0.03022.9500.03173.9280.03022.4620.03173.7330.03025.8800.03173.7330.03032.1300.03175

8、.8810.03035.5480.03271.1940.030433610.03262.6970.03149.2200.03256.6420.03158.3030.03251.6620.03166.2130.03245.3140.03241.1150.03241.7980.03243.0680.03243.068OO411运行#1O,OO411运行#1O,0.0400.0500.0600.0700.080位置，通道1和25)光强,通道A对位宜,通道1和2,运行#1位置,通道1和2 (m)光强，通道A (%最大值)0.04112.6960.04319.1410.044 50.2950.04649

9、.2200.04111.9140.04319.5320.044 49.3180.04651.0760.04111.8170.04320.1180.044 48.3410.046563490.04112.0120.04321.8760.04450.9780.04658.4000.04212.5000.04324.7080.04554.1030.04654.4940.04213.5750.04326.1730.04553.7130.04647.6580.04214.2580.04324.2190.04553.7130.04642.5790.04214.3560.04321.8760.04557.8

10、140.04641.5050.04214.3560.04322.5590.04560.3530.04642.1890.04214.3560.04325.4890.04559.4740.04641.3100.04214.6490.04328.6140.04556.2520.04738.7710.04214.6490.04330.1770.04557.0330.04736.1340.04214.5510.04329.6880.04563.0880.04735.2550.04215.0400.04329.4930.04566.6040.04734.7670.04215.7230.04431.9350.04563.8690.04731.0560.04216.2110.04437.7940.04557.3260.04727.5400.04316.8950.04443.9470.04552.4430.047273450.04318.1650.04446.2900.045543960.04728.2240.04320.3130.04444.0440.04561.9160.04730.5670.04321.1920.04441.2120.04666.4080.04320.