衍射光强分布实验
一、实验目的
1、观察单缝衍射现象，归纳总结衍射现象的规律和特点。
2、测量单缝衍射相对光强分布和衍射角、缝宽等物理量。二、仪器设备
半导体激光器，光具座，可调狭缝，光电探头，数字检流计等。三、实验原理
光的衍射现象是光的波动性的一种表现，可分为菲涅耳衍射和夫琅和费衍射两类，菲涅耳衍射是近场衍射，夫琅和费衍射是远场衍射。产生夫琅和费衍射的条件，是光源和显示衍射图象的屏离衍射物（例如单缝）的距离要求视为无限远，即入射光和衍射光都是平行光。其实验光路如图1所示，其中S是波长为的单色光源，被放在透镜L1的焦面上，单色光经透镜L1后，形成一束平行光，垂直照射在单缝AB上，通过单缝后的衍射光经透镜L2会聚在其焦面（屏P）上，于是在屏上呈现出明暗相间的衍射条纹。
L1
S

P
L2
屏幕
I
图1单缝衍射实验原理图
由惠更斯菲涅耳原理可推得，单缝衍射图象的光强分布规律为
I

I0
si
22
，asi

（1）
式中α为单缝的宽度，为衍射光与入射光间夹角衍射角，λ为入射光波长，由公式（1）可知：
1、当0时，II0，这就是与光轴平行的光线会聚点（中央明条纹的中心点P0
处）的光强，是衍射图象中光强的极大值，称为中央主极大。
240
f2、当asi
k（k＝＋1，＋2…）时则k，I0即为暗条纹，与此衍射
对应的位置为暗条纹的中心，实际上角很小，有si
，因此暗纹出现的条件为
k
2
图2单缝衍射光强分布
根据（1）式，作II0si
图，可得图2所示单缝衍射的相对光强分布曲线，通
过分析，我们可知单缝衍射有如下几个特点：
1、中央明条纹的宽度由k1的两个暗条纹的衍射角所确定，即中央明条纹的角宽度为2，其余各级明条纹角宽度，所以中央明条纹宽度是其他各
级明条纹宽度的2倍。
2、衍射角与缝宽α成反比，缝加宽时，衍射角减小，各级条纹向中央收缩。当缝宽α
足够大（a）时，衍射现象不明显，从而可以忽略不计，将光看成是沿直线传播的。
因角很小，可算得狭缝的宽度为
Lb
（3）
3、对于任意两条相邻暗条纹，其衍射角的差值为，即暗条纹是以P点为
中心等间隔地向左右对称地分布的。
4、位于两相邻暗条纹之间的是各级明条纹，它们的宽度是中央明条纹宽度的一半，这些
明条纹的光强最大值称为次极大。通过计算这些次极大的位置如用衍射角表示分别为


r