2022年测定夫琅禾费衍射实验 .pdf
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1、测定单缝衍射的光强分布【教学目的】观察单缝衍射现象,加深对衍射理论的理解。会用光电元件测量单缝衍射的相对光强分布,掌握其分布规律。学会用衍射法测量微小量。【教学重点】1.夫琅禾费衍射理论2.夫琅禾费单缝衍射装置3.用光电元件测量单缝衍射的相对光强分布,衍射法测量微小量【教学难点】夫琅禾费单缝衍射光路及光强分布规律【课程讲授】提问:1.缝宽的变化对衍射条纹有什么影响?2.夫琅和费衍射应符合什么条件?一、实验原理光的衍射现象是光的波动性的重要表现。根据光源及观察衍射图象的屏幕(衍射屏)到产生衍射的障碍物的距离不同,分为菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射两种,前者是光源和衍射屏到衍射物的距离为有限远时的衍射,
2、即所谓近场衍射;后者则为无限远时的衍射,即所谓远场衍射。要实现夫琅禾费衍射,必须保证光源至单缝的距离和单缝到衍射屏的距离均为无限远(或相当于无限远),即要求照射到单缝上的入射光、衍射光都为平行光,屏应放到相当远处,在实验中只用两个透镜即可达到此要求。实验光路如图1 所示,L1L2xk/2名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页,共 6 页 -图 1 夫琅禾费单缝衍射光路图与狭缝 E 垂直的衍射光束会聚于屏上P0处,是中央明纹的中心,光强最大,设为I0,与光轴方向成 角的衍射光束会聚于屏上PA处,PA的光强由计算可得:式中,b 为狭缝的宽度,为单色光的波长,当0时,光强最大,称为
3、主极大,主极大的强度决定于光强的强度和缝的宽度。当k,即:时,出现暗条纹。除了主极大之外,两相邻暗纹之间都有一个次极大,由数学计算可得出现这些次极大的位置在=1.43,2.46,3.47,,,这些次极大的相对光强I/I0依次为0.047,0.017,0.008,,21.432.46图 2 夫琅禾费衍射的光强分布夫琅禾费衍射的光强分布如图2 所示。220sinIIA)sin(bbKsin),321(K名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页,共 6 页 -e-Ne图 3 夫琅禾费单缝衍射的简化装置用氦氖激光器作光源,则由于激光束的方向性好,能量集中,且缝的宽度b 一般很小,这样就
4、可以不用透镜L1,若观察屏(接受器)距离狭缝也较远(即D 远大于 b)则透镜L2也可以不用,这样夫琅禾费单缝衍射装置就简化为图3,这时,由上二式可得二、实验装置激光器座、半导体激光器、导轨、二维调节架、一维光强测试装置、分划板、可调狭缝、平行光管、起偏检偏装置、光电探头、小孔屏、数字式检流计、专用测量线等。按测量一维光强分布和测量偏振光光强分布两种方式可构成两种装置,分别见图4 和图 5。图 4 衍射、干涉等一维光强分布的测试1、激光电源2、激光器3、单缝或双缝等及二维调节架4、小孔屏5、导轨6、光电探头7、一维光强测量装置8、WJF 型数字式检流计Dx/tansinxDKb/名师资料总结-精
5、品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页,共 6 页 -图 5 测量偏振光光强1、激光电源2、激光器3、扩束镜及平行光管4、起偏检偏装置5、光电探头6、WJF 型数字式检流计三、实验步骤1.接上电源(要求交流稳压220V11V,频率 50HZ 输出),开机预热15 分钟;2.量程选择开关置于“1”档,衰减旋钮置于校准位置(即顺时针转到头,置于灵敏度最高位置),调节调零旋钮,使数据显示为.000(负号闪烁);3.选择适当量程,接上测量线(线芯接负端,屏蔽层接正端,如若接反,会显示“”),即可测量微电流;4.如果被测信号大于该档量程,仪器会有超量程指示,即数码管显示“”或“E”,其他三位均显示“9
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