单缝单丝衍射光强分布实验仪

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单缝衍射光强分布的测定

光的衍射现象是光的波动性又一重要特征。单缝衍射是衍射现象中最简洁的也是最典型的例子。在近代光学技术中，如光谱分析、晶体分析、光信息处理等到领域，光的衍射已成为一种重要的讨论手段和方法。所以，讨论衍射现象及其规律，在理论和实践上都有重要意义。

试验目的

1.观看单缝衍射现象及特点。2.测定单缝衍射时的相对光强分布

3.应用单缝衍射的光强分布规律计算缝的宽度α。

试验仪器

光具导轨座，He-Ne激光管及电源，二维调整架，光强分布测定仪，可调狭缝，狭缝A、B。扩束镜与起偏听偏器，分划板，光电探头，小孔屏，数字式检流计（全套）等。

试验原理

光在传播过程中遇到障碍时将绕过障碍物，转变光的直线传播，称为光的衍射。光的衍射分为夫琅和费衍射与菲涅耳衍射，亦称为远场衍射与近场衍射。本试验只讨论夫琅和费衍

α2

???8L

射。抱负的夫琅和费衍射，其入射光束和衍射光束均是平行光。单缝的夫琅和费衍射如图二所示。

当处于夫琅和费衍射区域，式中α是狭缝宽度，L是狭缝与屏之间的距离，λ是入射光的波长。试验时，若取α≤10-4m,L≥1.00m，入射光是

He-Ne激光，其波长是632.8nm,就可满意上述条件。所以，试验时就可以采纳如图一装置。

依据惠更斯-菲涅耳原理，可导出单缝衍射的光强分布规律为

I?sinu????I0?u?

2

?αsin???u???

???

当衍射角?等于或趋于零时，即?=0（或?→0），按式，有

lim

sinu

?1u

故I=I0，衍射花样中心点P0的光强达到最大值（亮条纹），称为主极大。当衍射角?满意

sin??k

?

α

?k??1,?2,??

时，ｕ=k?则I=0，对应点的光强为微小（暗条纹），k称为微小值级次。若用Xk表示光强微小值点到中心点P0的距离，因衍射角?甚小，则

sin????k

?

α

故Xk=L?=kλL/α,当λ、L固定时，Xk与α成反比。缝宽α变大，衍射条纹变密；缝宽α变小，衍射条纹变疏。同时可推导出中央主极大的角度（即±1级暗纹的间距）??=2λ/α

各极极大的位置和相应的光强如下图三所示：

试验内容和步骤

试验装置如图一所示，按图搭好试验仪器。试验采纳发散度甚小的He-Ne激光作为光源，满意入射光为平行光的条件。为满意夫琅和费衍射条件，应尽量将显示衍射图像的屏远

离单缝，即L1.00m，这样就可省去单缝后面的透镜。1.观看单缝衍射现象

按图一支配试验仪器，点亮He-Ne激光器，调整各元件共轴，使激光垂直照耀于单狭缝的刀口面上，在距狭缝L处置以观看屏P，在狭缝夹座上依次放狭缝A，B和单丝，观看屏上消失的各种现象和变化规律，并作记录。最终固定缝宽α，调整各元件使屏上的衍射图像清楚、对称、最亮，而且条纹间距适当，以利于测量。+2.测定单缝衍射图像的相对光强分布

移开衍射屏，用装有硅光电池的光强分布测示仪测出衍射光强。测量过程如下：打开激光电源，用小孔屏调整激光光路。

打开检流计电源，预热及调零。测量线连接其输入孔与光电探头。

调整二维调整架，选择所需要的单缝式双缝等对准激光束中心,使之在小孔屏上形成良好的衍射光强。拿去小孔屏，调整一维光强测量装置使光电探头中心与激光束的凹凸全都，移动方向与激光束垂直，起始位置适当。

开头测量，转动手轮光电探头移动肯定距离（如0.5mm或1mm），使硅光电池的进光狭缝从衍射图样的一边k=3(或k=2)的位置开头单向逐点扫描到另一边k=3(或k=2)的位置，每隔0.5mm~1.0mm）记录一次光强值，从数字检流计（置适当量程）上读取一个数值，逐点记录下来。其中，应精确     登记主极大、次极大和微小的位置及相对光强。3.作出衍射光强分布图

在坐标格子上以横轴为距离，纵轴为光强，将记录下来的数值绘出来，从坐标纸上作出的相对光强I/I0与光电池位置X的关系曲线，就是衍射光强分布图，并与理论曲线作比较。

测出狭缝与光电池的距离L，将各级的Xk（表示光强微小值点到中心点P0的距离）和L值代入公式Xk=kλL/α计算狭缝α宽度，并求平均值，计算标准差。

记录数据表格自拟。

数据记录及处理

衍射光强分布图试验值

以上测量是转动按图一光路，转动手轮使光电探头移动肯定距离（如0.5mm或1mm）每隔0.5mm~1.0mm）记录一次光强值，从数字检流计（置适当量程）上读取一个数值，逐点记录下来。将记录的数据用matlab软件或从坐标纸上作出的相对光强I与位置X的关系曲线。

将各级的Xk（表示光强微小值点到中心点P0的距离）和L值

代入公式Xk=kλ

L/α计算狭缝α宽度，并求平均值，计