實驗27 應(yīng)用計算機測定單縫衍射的光強度分布

1、大學(xué)物理實驗教案大學(xué)物理實驗教案實驗名稱：應(yīng)用計算機測定單縫衍射的光強度分布實驗名稱：應(yīng)用計算機測定單縫衍射的光強度分布1實驗?zāi)康模簩嶒災(zāi)康模篈了解單縫衍射現(xiàn)象及其應(yīng)用；B學(xué)會用計算機及傳感器測定光強度分布；C培養(yǎng)學(xué)會運用計算機來進行綜合物理實驗的能力。2實驗儀器實驗儀器半導(dǎo)體激光器、單縫裝置、科學(xué)工作室500型接口及軟件、光傳感器、旋轉(zhuǎn)位移傳感器、光具座、計算機3實驗原理及方法實驗原理及方法當一束波長為?的平行光垂直射向一寬度為a的單

2、縫時，將產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象。由惠更斯菲涅耳原理可以推出單縫衍射圖像中沿垂直于入射光方向的光強度分布規(guī)律。其中產(chǎn)生暗紋的條件為（k=?1，?2，?3，…）；產(chǎn)生明紋的條件為（k=0，?1，?2，?3，…），式中?k為k級條紋的衍射角。圖1示出了單縫衍射及光強度分布。圖1單縫衍射光路及光強度分布圖中Dk表示第k級暗紋之間的距離，L為單縫到衍射屏的距離，由于實際上往往LDk，可近似地認為kktg???sin。于是若可由暗紋的產(chǎn)生條件，解出單縫縫

3、寬a，即（k=?1，?2，?3，…）；同理，若已知第k級明紋之間的距離為Dk，則也可由明紋的產(chǎn)生條件解得縫寬a，即（k=0，?1，?2，?3，…）。本實驗采用已知波長為?的單色光來測量單縫縫寬的方法。實驗裝置如圖?ka光強度LDk(a)(b)2)12(sin????kak22sin??kak?kDLka?2?kDLka?)12(??1、教學(xué)組織教學(xué)組織1）檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)實驗報告，同時給學(xué)生5分鐘時間熟悉儀器及科學(xué)工作室的使用2）講解實驗

4、要點、難點及注意事項，同時以提問的方式檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，加深學(xué)生對實驗原理的理解。3）隨時注意學(xué)生的實驗操作過程，及時指導(dǎo)解決學(xué)生實驗中出現(xiàn)的疑問及突發(fā)情況。4）按實驗結(jié)果檢查方法檢查每個學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)，記錄實驗情況。5）學(xué)生整理相關(guān)儀器，并登記實驗情況使用表2、教學(xué)要求、教學(xué)要求1）了解單縫衍射圖樣的光強度分布規(guī)律，并按衍射條件，布置衍射光路，調(diào)出最佳衍射現(xiàn)象。2）學(xué)會正確使用科學(xué)工作室系統(tǒng)，并測定出單縫衍射光強度分布。3）在Wd文

5、檔上打印出衍射圖樣；用科學(xué)工作室重復(fù)10次測量出?3級暗紋的距離D3，單次測量衍射距離L。4）利用相關(guān)公式計算單縫縫寬及不確定度。6實驗教學(xué)的重點及難點實驗教學(xué)的重點及難點1）重點重點：A、觀察單縫衍射現(xiàn)象B、測量單縫衍射圖樣的光強度分布2）難點：難點：A、調(diào)出最佳衍射現(xiàn)象B、采集到理想的衍射圖樣的光強度分布7實驗中容易出現(xiàn)的問題實驗中容易出現(xiàn)的問題A、單縫衍射條紋左右不對稱，零級明紋出現(xiàn)削峰或凹陷等問題B、科學(xué)工作室的軟件設(shè)置中常出現(xiàn)