大物實驗3 光學(xué)實驗 單縫衍射光強分布以及縫寬測定 李六六

1、一，引言一，引言光的衍射是光波動性的證明，同時衍射現(xiàn)象也有很多的實際應(yīng)用，如測量微小的間隔，位移和尺寸等。計算衍射要取近似，其中夫瑯禾費衍射是一種較簡單的近似，要求光源得到接收屏和衍射屏都是無限遠(yuǎn)，衍射圖樣為明暗相間的條紋且不隨距離的改變而改變，通過測量光強分布曲線可以得到縫寬等信息。二，實驗原理二，實驗原理夫瑯禾費衍射是指光源和觀察點距障礙物為無限遠(yuǎn)，即平行光的衍射。實驗中可圖2.1借助兩個透鏡來實現(xiàn)。如圖2.1，光由寬為a的單縫發(fā)出

2、后在屏幕上形成衍射圖像，由夫瑯禾費衍射，可以得到以下關(guān)系式：。???????sinasinII??220⑴當(dāng)，即時，，衍射0??0??0II??光強有最大值，稱為主極大，的亮度取0I決于光源的亮度，并和縫寬a的平方成正比。⑵當(dāng)，也就是???kk321???????時，，衍射光強有極小值，??ksina?00?I對應(yīng)于屏幕上的暗紋。由于很小，故?，則主極大兩側(cè)暗紋之間的角寬ak???度，其他相鄰暗紋之間的角寬a??2??度為。a????⑶

3、除中央主極大外，兩相鄰暗紋之間都有一個次極大，可以求得其次級大的位置出現(xiàn)在位?a.a.a.sin????473462431????置，其相對光強依次為。夫瑯禾費單縫?0080017004700...II??衍射光強的分布曲線如圖2.2所示。實驗二實驗二單縫衍射的光強分布和縫寬測定單縫衍射的光強分布和縫寬測定作者：李六六2012301020006實驗合作者：秦茂森李登極（武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院物基天眷班湖北省武漢市）【摘要摘要】單縫衍

4、射是光的波動性的證明，本實驗通過光電轉(zhuǎn)化法，觀察單縫的夫瑯禾費衍射的現(xiàn)象以及其隨縫寬變化的規(guī)律，加深對光的衍射現(xiàn)象的理論的理解，學(xué)習(xí)光電轉(zhuǎn)化法測量光強分布，并利用衍射圖案測得單縫寬度。【關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞】單縫衍射光強分布縫寬光電轉(zhuǎn)化法?39.540.040.541.041.5?2673953101089.1?42.042.543.043.544.0?10.016.43.61.75.9?44.545.045.546.046.5?2.50.42

5、.72.00.3?47.047.548.048.549.0?1.72.31.62.22.3?49.550.050.551.0?0.90.50.80.3接近主極大及次級大的光電流值中央主極大以及次級大位置位置光電流距主極大距離中央主極大40.0039.537.4713.72.53一級次級大42.5216.62.5236.085.44.08二級次級大44.065.94.061，測量夫瑯禾費單縫衍射光強分布用igin處理數(shù)據(jù)，splineco

6、nnected擬合曲線，得到圖像：圖2.3從擬合圖像上來看，主極大的位置在41.5mm左右，與實際測得的40.0mm有所差別，表明擬合圖像只能在一定程度上反應(yīng)光強分布，并不完全與實際一致；但所擬合的圖像仍不失為一個較好的近似，從圖像上仍可以得到許多有用的信息，例如主極大光電流近似為一級次級大的20倍，又由光電流的強度與入射光的強度成正比，可知與，即吻合04700.II??3210.II??較好。2，測量單縫寬度a對于一級次極大，，二級次

7、極大?????sina.??431，，其中?????sina.??462?sinlx??l=60.0cm得：mm.mm..xl.amm.mm..xl.amm.mm..xl.amm.mm..xl.a43212360100646065046246223501008460650462462221010522606504314312200105326065043143154535251??????????????????????????????

8、??則mm.aaii228041????實驗直接測得的縫寬為64.0mm39.5mm=0.245mm相對誤差為。%.0.245..E9622802450??3，調(diào)節(jié)可變單縫的寬度，觀察衍射圖樣的變化。實驗中可以發(fā)現(xiàn)，縫寬越小，單縫衍射的主極大寬度越大，但不改變主極大的位置，這與理論公式相吻合；實a??2??驗中還發(fā)現(xiàn)縫寬對主極大的光電流值有很大影響，第一次實驗時縫寬為0.19mm，然后發(fā)現(xiàn)主極大的光電流值為45.8nA一級次級大為1.9