實(shí)驗(yàn)八 光的衍射

1、36實(shí)驗(yàn)八實(shí)驗(yàn)八光的衍射光的衍射光作為一種電磁波即有衍射現(xiàn)象，一般衍射分為單縫衍射、多縫衍射和光柵衍射。而根據(jù)狹縫形狀又有矩形孔衍射和圓形孔衍射之說(shuō)。所以不同的衍射光，其光強(qiáng)分布特性也不一樣。實(shí)驗(yàn)要求利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)與物理原理分析和研究各種衍射光的強(qiáng)度分布特性。【實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?掌握各種衍射光的產(chǎn)生機(jī)理。2研究夫瑯和費(fèi)衍射的光強(qiáng)分布，加深對(duì)衍射理論的了解。3觀察各種衍射光的衍射現(xiàn)象，學(xué)會(huì)利用計(jì)算機(jī)分析和研究?！緦?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理】光

2、的衍射現(xiàn)象是指光遇到障礙物時(shí)偏離直線傳播方向的現(xiàn)象。衍射現(xiàn)象一般分兩類：菲涅爾衍射和夫瑯和費(fèi)衍射。其中夫瑯和費(fèi)衍射是指光源和觀察者屏離開(kāi)衍射物體都為無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)的衍射。但因?yàn)閷?shí)際做不到無(wú)窮遠(yuǎn)，所以一般要求滿足光源和觀察屏離開(kāi)衍射物體之間的距離S都遠(yuǎn)大于a2λ就能觀察到夫瑯和費(fèi)衍射現(xiàn)象。其中a為衍射物體的孔徑，λ為光源的波長(zhǎng)。衍射光強(qiáng)的大小和形狀是研究衍射光的主要特性。而不同的衍射物體其衍射光強(qiáng)的大小和形狀都不一樣。下面是幾種衍射光的強(qiáng)度分布

3、公式和原理簡(jiǎn)介。1單縫的夫瑯和費(fèi)衍射單縫的夫瑯和費(fèi)衍射是指衍射物體為一條狹小的可調(diào)節(jié)的縫，當(dāng)單色光通過(guò)該狹縫時(shí)因?yàn)楣獾牟６远l(fā)生衍射現(xiàn)象。從而形成明暗相間的衍射條紋，條紋的寬窄和強(qiáng)弱與狹縫的大小有關(guān)，為了使衍射條紋清晰可見(jiàn)，狹縫大小不能太大，否則各級(jí)衍射條紋分辨不清；也不能太小，否則衍射光太弱，難以被光電管接收到。如下圖1所示，設(shè)a為單縫的寬度，Z、P間距為S，θ為衍射角，其在觀察屏上的位移為X，X離開(kāi)屏中心O的距離為Sθ，光源的波

4、長(zhǎng)為λ。所以由惠更斯—菲涅爾原理可得單縫的夫瑯和費(fèi)衍射的光強(qiáng)公式為：(1)20)sin(uuII??u=πasinθλ(2)38為：稱為干涉因子，其中，。??sin)sin(N????sind?干涉因子曲線見(jiàn)圖（3）。它有兩大特點(diǎn)：其一是主級(jí)強(qiáng)的位置與縫的數(shù)目N無(wú)關(guān)，只要β=K?(K=012)，即滿足下式時(shí)出現(xiàn)主級(jí)強(qiáng)。sinθ=Kλd(13)此時(shí)sinNβ=0，sinβ=0，但是sinNβsinβ=N。其二是次級(jí)強(qiáng)的數(shù)目等于N2。當(dāng)si

5、nNβ=0，sinβ≠0時(shí)，sinNβsinβ=0，即出現(xiàn)強(qiáng)度為零的點(diǎn)，就滿足下式：β=（K（mN））?，sinθ=（K（mN））λd（14）其中K=0，1，2，；m=1，2，3，N1。任一K內(nèi)共有N1個(gè)零點(diǎn)，即有N2個(gè)次級(jí)大，式（14）也說(shuō)明N越大，主級(jí)強(qiáng)的角度越小，峰越銳。圖3多縫衍射的強(qiáng)度受單縫衍射和多縫干涉的相互影響，所以其強(qiáng)度公式為：Iθ=I0（sinuu）2（sinNβsinβ）2（15）下圖4為N=5，d=3a的5縫衍射強(qiáng)