单缝衍射实验实验报告.pdf

精品文档单缝衍射实验单缝衍射实验一、实验目的一、实验目的1.观察单缝衍射现象，了解其特点。2.测量单缝衍射时的相对光强分布。3.利用光强分布图形计算单缝宽度。二、实验仪器二、实验仪器He-Ne 激光器、衍射狭缝、光具座、白屏、光电探头、光功率计。三、实验原理三、实验原理波长为的单色平行光垂直照射到单缝上，在接收屏上，将得到单缝衍射图样，即一组平行于狭缝的明暗相间条纹。单缝衍射图样的暗纹中心满足条件：式中，x 为暗纹中心在接收屏上的x 轴坐标，f 为单缝到接收屏的距离；a 为单缝的宽度，k 为暗纹级数。在1 级暗纹间为中央明条纹。中间明条纹最亮，其宽度约为其他明纹宽度的两倍。实验装置示意图如图 1 所示。(1)图1 实验装置示意图光电探头（即硅光电池探测器）是光电转换元件。当光照射到光电探头表面时在光电探头的上下两表面产生电势差U，U的大小与入射光强成线性关系。光电探头与光电流放大器连接形成回路，回路中电流的大小与U成正比。因此，通过电流的大小就可以反映出入射到光电探头的光强大小。四、实验内容四、实验内容1.观察单缝衍射的衍射图形；.精品文档2.测定单缝衍射的光强分布；3.利用光强分布图形计算单缝宽度。五、数据处理五、数据处理(1)(1)原始测量数据原始测量数据将光电探头接收口移动到超过衍射图样一侧的第3级暗纹处，记录此处的位置读数X（此处的位置读数定义为0.000）及光功率计的读数P。转动鼓轮，每转半圈（即光电探头每移动0.5mm），记录光功率测试仪读数，直到光电探头移动到超过另一侧第3级衍射暗纹处为止。实验数据记录如下：将表格数据由matlab拟合曲线如下：.精品文档(2)(2)根据记录的数据，计算单缝的宽度。衍射狭缝在光具座上的位置 L1=21.20cm.光电探测头测量底架座 L2=92.00cm.千分尺测得狭缝宽度 d=0.091mm.光电探头接收口到测量座底座的距离 f=6.00cm.则单缝到光电探头接收口距离为f=L2-L1+f=92.00cm21.20cm+6.00cm=76.80cm.由拟合曲线可读得下表各级暗纹距离：各级暗纹1 级暗纹2 级暗纹距离/mm10.50021.500单缝宽度/mm0.0930.090单缝宽度计算过程：因为=632.8nm.由 d=2kf/Xi，得d1=(2*1*768*632.8*10-6)/10.500 mm=0.093mm.d2=(2*2*768*632.8*10-6)/21.500 mm=0.090mm.3 级暗纹31.2000.093.精品文档d3=(2*3*768*632.8*10-6)/31.200 mm=0.093mm.d=(d1+d2+d3)/3=(0.093+0.090+0.093)/3mm=0.0920mm相对误差 Er=(|d-d|/d)*100%=1.1%.六、误差分析六、误差分析1.1%的误差比较小，微小误差产生的原因有：1、L1、L2、d均存在读取的偶然误差。2、在转动鼓轮移动光电探头时，每次移动距离与0.5mm 间存在一定偶然误差。3、根据拟合曲线读取的暗纹距离存在读取误差。4、光电探头与光功率计本身存在系统误差，使得读取功率示数存在一定误差。5、真实环境下操作时可能有自然光的干扰，导致光功率计的数据有一定偏差。七、实验总结七、实验总结1、实验结果显示的相对光强分布表明，波长为的单色平行光垂直照射到单缝上，在接收屏上，得到的单缝衍射图样是一组平行于狭缝的明暗相间条纹。单缝衍射图样的暗纹中心满足条件：式中，x 为暗纹中心在接收屏上的x 轴坐标，f 为单缝到接收屏的距离；a 为单缝的宽度，k 为暗纹级数。在1 级暗纹间为中央明条纹。中间明条纹最亮，其宽度约为其他明纹宽度的两倍。2、由波形图可以很直观地看出，中央主级大光强最大值远远大于其他主级大的光强最大值，又主极大依次向外，各级主极大光强最大值逐渐减小。八、原始数据及数据处理过程（拍照之后粘贴在下方）八、原始数据及数据处理过程（拍照之后粘贴在下方）（无此项实验（无此项实验无效，不给成绩）无效，不给成绩）见下两页.精品文档评分：评分：.