光的衍射和固体介质折射率的测量 精.ppt

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1、光的衍射和固体介质折射光的衍射和固体介质折射率的测量率的测量 第1页，本讲稿共17页 一、光的衍射现象及其分类一、光的衍射现象及其分类缝较大时，光是直线传播的缝较大时，光是直线传播的缝很小时，衍射现象明显缝很小时，衍射现象明显阴阴影影屏幕屏幕屏幕屏幕 光在传播过程中遇到障碍物，能够绕过障碍物的边缘前进光在传播过程中遇到障碍物，能够绕过障碍物的边缘前进这种偏离直线传播的现象称为光的这种偏离直线传播的现象称为光的衍射现象衍射现象。第2页，本讲稿共17页光源光源障碍物障碍物接收屏接收屏光源光源障碍物障碍物接收屏接收屏 菲涅耳衍射菲涅耳衍射 夫琅和费衍射夫琅和费衍射光源光源障碍物障碍物 接收屏接收屏距

2、离为有限远距离为有限远。光源光源障碍物障碍物 接收屏接收屏距离为无限远距离为无限远。第3页，本讲稿共17页菲涅耳半波带：菲涅耳半波带：用菲涅耳半波带法解释单缝衍射现象用菲涅耳半波带法解释单缝衍射现象S*二、夫琅禾费单缝衍射实验装置二、夫琅禾费单缝衍射实验装置屏幕屏幕第4页，本讲稿共17页ABafxCP第5页，本讲稿共17页结论结论：分成偶数半波带为暗纹。：分成偶数半波带为暗纹。分成奇数半波带为明纹。分成奇数半波带为明纹。第6页，本讲稿共17页讨论：讨论：讨论：讨论：问题：问题：当当 增加时增加时光强的极大值迅速光强的极大值迅速衰减？衰减？Ia52a32a32a520sin第7页，本讲稿共17页

3、b为为狭狭缝缝的的宽宽度，度，为单为单色光的波色光的波长长，当，当=0时时，光，光强强最大，称最大，称为为主极大，主极大的主极大，主极大的强强度决定于光度决定于光强强的的强强度度和和缝缝的的宽宽度。度。衍射条纹的光强：衍射条纹的光强：第8页，本讲稿共17页夫琅禾夫琅禾费单缝费单缝衍射的衍射的简简化装置化装置第9页，本讲稿共17页1.测测量量单缝单缝到光到光电电池的距离池的距离D，用卷尺，用卷尺测测取相取相应应移移动动座座间间的距离即可；的距离即可；2.从分布曲从分布曲线线可得各可得各级级衍射暗条衍射暗条纹纹到明条到明条纹纹中心的距离中心的距离xk，求出同，求出同级级距离距离xk的平均的平均值值

4、，将，将xk和和D值代入公式，计算出单缝宽度，用不同级数值代入公式，计算出单缝宽度，用不同级数的结果计算的结果计算b的平均值。的平均值。选择暗条纹选择暗条纹第10页，本讲稿共17页 二、实验仪器调试及缝宽测量二、实验仪器调试及缝宽测量1、WJF型数字式检流计调试型数字式检流计调试开机预热开机预热调零调零选择量程档位选择量程档位测量时衰减旋钮旋至校准位置。测量时衰减旋钮旋至校准位置。2、测量单缝衍射一维光强分布随位置、测量单缝衍射一维光强分布随位置x的关系的关系按图按图4-5-3搭好实验装置；搭好实验装置；调节二维调节架，调节狭缝宽度，使其在小孔屏上形成良好的衍射光斑；调节二维调节架，调节狭缝宽

5、度，使其在小孔屏上形成良好的衍射光斑；调整一维光强测量装置，使光电探头中心与衍射光斑同高度；调整一维光强测量装置，使光电探头中心与衍射光斑同高度；检查光阑是否在竖直方向检查光阑是否在竖直方向一般要手动调节；一般要手动调节；开始测量，以等间隔步距测量，特别注意衍射光强最小及最大对应的开始测量，以等间隔步距测量，特别注意衍射光强最小及最大对应的x值；值；绘制衍射光强绘制衍射光强I/I0与位置坐标与位置坐标x的关系曲线。的关系曲线。3、根据图中数据计算单缝宽度、根据图中数据计算单缝宽度b用米尺测量光电接收器距离狭缝的距离用米尺测量光电接收器距离狭缝的距离D；根据根据b=kD/x计算单峰宽度计算单峰宽

6、度。第11页，本讲稿共17页 三、思考题三、思考题（1）-（3）第12页，本讲稿共17页实验九实验九 固体介质折射率的测量固体介质折射率的测量第13页，本讲稿共17页实验目的实验目的1.1.学习偏振光基本知识。确定入射激光的偏振面和偏振片的偏振方学习偏振光基本知识。确定入射激光的偏振面和偏振片的偏振方向，并能调节出平行入射面或垂直入射面的偏振光；向，并能调节出平行入射面或垂直入射面的偏振光；2.2.用布儒斯特定律测定玻璃的折射率。用布儒斯特定律测定玻璃的折射率。关于折射率测量的实验方法关于折射率测量的实验方法固体、液体固体、液体牛顿环、分光计牛顿环、分光计棱脊分束、最小偏向角法、迈克棱脊分束、

7、最小偏向角法、迈克尔逊干涉仪、高精度法布里尔逊干涉仪、高精度法布里-玻罗干涉仪等。玻罗干涉仪等。第14页，本讲稿共17页实验原理实验原理当一束自然光从空气入射到折射率为当一束自然光从空气入射到折射率为n的玻的玻璃表面时，反射光与折射光都是部分偏振璃表面时，反射光与折射光都是部分偏振光。由图根据反射定律和折射定律可得，光。由图根据反射定律和折射定律可得，i=r。如果入射角如果入射角i满足下式：满足下式：tani=n，则反射光成为完全的平面偏振光，其振动，则反射光成为完全的平面偏振光，其振动方向垂直于入射面，这个入射角就是布儒斯特角。方向垂直于入射面，这个入射角就是布儒斯特角。Er/Ei=tg（i

8、-t）/tg（i+t）第15页，本讲稿共17页实验步骤实验步骤1 1确定入射光的偏振面确定入射光的偏振面-具体实验时可以省略此步具体实验时可以省略此步。（a）测定半导体激光器产生的激光束和偏振片两者的相对取向（即半导体激光器转盘和偏振片转）测定半导体激光器产生的激光束和偏振片两者的相对取向（即半导体激光器转盘和偏振片转盘位置角度读数差）以使得偏振片与激光最强的偏振方向一致。在以下测量中，盘位置角度读数差）以使得偏振片与激光最强的偏振方向一致。在以下测量中，将偏振片和激光器当作将偏振片和激光器当作一个系统一个系统，需要旋转时一起转。，需要旋转时一起转。激光器角度激光器角度/偏振片角度偏振片角度/

9、光功率光功率/W W相相对对取向取向/0 0(b)利用利用n=1.51样品，调节入射角样品，调节入射角B=arctan(1.51)=56.5，同步调节激光及偏振片的度数，使得反射光对应，同步调节激光及偏振片的度数，使得反射光对应的光功率计显示最小值，此时入射到样品的光只存在的光功率计显示最小值，此时入射到样品的光只存在P分量。分量。偏振系偏振系统转统转角角/0 010102020180180反射光功率反射光功率/W/W第16页，本讲稿共17页根据确定的根据确定的P分量分量对应对应的偏振系的偏振系统转统转角，角，测测量量样样品的布儒斯特角。品的布儒斯特角。入射角入射角/51525354555657585960光功率光功率/W W确定确定样样品的布儒斯特角品的布儒斯特角B，计计算其折射率算其折射率n，并求其相，并求其相对误对误差。差。2.2.测量半导体硅片材料的折射率测量半导体硅片材料的折射率n。B=arctan(1.51)=56.5 思考题：总结本实验中的关键操作。思考题：总结本实验中的关键操作。第17页，本讲稿共17页