单缝衍射光强分布
【实验目的】
1定性观察单缝衍射现象和其特点。2学会用光电元件测量单缝衍射光强分布,并且绘制曲线。
【实验仪器】
仪器名称光学导轨激光器型号
接收器数字式检流计
衍射板
【实验原理】
光波遇到障碍时,波前受到限制
而进入障碍后方的阴影区,称为衍
射。衍射分为两类:一类是中场衍
射,指光源与观察屏据衍射物为有
限远时产生的衍射,称菲涅尔衍射;
一类是远场衍射,指光源与接收屏距衍射物相当于无限远时所产生的
衍射,叫夫琅禾费衍射,它就是平行光通过障碍的衍射。
夫琅禾费单缝衍射光强I
I0
siβ
2β2其中β
πasi
λ
θ;a
为缝宽,
θ为衍射角,λ为入射光波长。
上图中θ为衍射角,a为缝宽。
f【实验内容】
(一)定性观察衍射现象1按激光器、衍射板、接收器(屏)的顺序在光节学导轨上放置
仪器,调节光路,保证等高共轴。衍射板与接收器的间距不小于1m。2观察不同形状衍射物的衍射图样,记录其特点。
(二)测量单缝衍射光强分布曲线1选择一个单缝,记录缝宽,测量2到2级条纹的光强分布。
要求至少测30个数据点。2测量缝到屏的距离L。3以si
θ为横坐标,II0为纵坐标绘制曲线,在同一张图中绘
出理论曲线,做比较。
【实验步骤】
1摆好实验仪器,布置光路如下图
顺序为激光器狭缝接收器数字检流计,其中狭缝与出光口
f的距离不大于10cm,狭缝与接收器的距离不小于1m。2调节激光器水平,即可拿一张纸片,对准接收器的中心,记下
位置,然后打开激光器,沿导轨移动纸片,使激光器的光点一直打纸片所记位置,即光线打过来的高度要一致。
3再调节各光学元件等高共轴,先粗调,即用眼睛观察,使得各个元件等高;再细调,用尺子量取它们的高度狭缝的高度,激光器出光口的高度,接收器的中心,调节升降旋钮使其等高,随后用一纸片,接到光源发出的光,以其上的光斑位置作为参照,依次移动到各个元件前,调节他们的左右即调节接收器底座的平移螺杆,狭缝底座的平移螺杆高低,使光线恰好垂直照到元件的中心。
4调节狭缝宽度,使光束穿过,可见衍射条纹,调节宽度,使条纹中心亮纹的宽度约为5mm,且使得条纹最亮,而数字检流计的读数最大,经过上述调节后,上述任何一个旋钮的改变都会使读数变小。
5测量光强,先遮住接收器的光探头,选择合适的档位,并对读数进行调零,若不能调零,则记下该处误差,在得到实验数据后减去,若在测量过程中需要换挡,则换挡需要调零。调节接收器底座的平移螺杆r