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相邻暗纹之间的中心是明纹中心;由理论计算可得,垂直入射于单缝平面的平行光经单缝衍射后光强分布的规律为
I

I0
si
22
(3)
d是狭缝宽,是波长,D是单缝位置到光电池位置的距离,x是从衍射条纹
的中心位置到测量点之间的距离,其光强分布如图2所示。
2
fI

I0
si
22
1
Ix0
2
10
x1x2
图x2
x
10
当相同,即x相同时,光强相同,所以在屏上得到的光强相同的图样是平
行于狭缝的条纹。当0时,x0,II0,在整个衍射图样中,此处光强最
强,称为中央主极大;中央明纹最亮、最宽,它的宽度为其他各级明纹宽度的两倍。
当KK1 2 ,即KDd时,I0在这些地方为暗条纹。暗条纹是以光轴为对称轴,呈等间隔、左右对称的分布。中央亮条纹的宽度x可
用K1的两条暗条纹间的间距确定,x2Dd;某一级暗条纹的位置与缝宽d成反比,d大,x小,各级衍射条纹向中央收缩;当d宽到一定程度,衍射现象便不再明显,只能看到中央位置有一条亮线,这时可以认为光线是沿几何直线传
播的。次极大明纹与中央明纹的相对光强分别为:
I
I0004700170008……
4
2衍射障碍宽度(d)的测量
由以上分析,如已知光波长,可得单缝的宽度计算公式为
dKD
x
5
式中K是暗条纹级数,D为单缝至屏之间的距离,x为第K级暗条纹距中央主极大中心位置距离。用光的衍射可以测量细缝的宽度。
同理,如已知单缝的宽度,可以测量未知的光波长。
3
f根据互补原理,光束照射在细丝上时,其衍射效应和狭缝一样,在接收屏上得到同样的明暗相间的衍射条纹。于是,利用上述原理也可以测量细丝直径及其动态变化。如图3所示。
【实验仪器】光强分布测试仪
【仪器介绍】
1硅光电池光电接收器3光电流检测主机5半导体激光器7光学导轨
2一维可调移动尺4衍射片6半导体激光器电源
【预习思考题】1光的干涉与衍射有什么异同?2让激光发出的单色光照射到狭缝上,当狭缝宽度逐渐改变时,在光屏上
出现的现象怎样变化?
4
f3如果单缝到接收屏的距离改变,衍射图样和相对光强分布线有何变化?【注意事项】
1请不要用眼晴直视激光束,以免损害视网膜。
2光强分布测试仪量程分为两档,用以测量不同的光强范围,使用前应先预热5分钟。
3.由于硅光电池的受光面积较大,而实际要求测出各个点位置处的光强,所以在硅光电池前装可调细缝光栏,用以控制受光面积,并把硅光电池装在带有螺旋测微装置的底座上,可沿横向方向移动,这就相当于改变了衍射角。
4.由于r
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