单缝衍射

一、 实验目的

1.观察单缝衍射现象，了解衍射特点； 2.测量单缝衍射的相对光强分布。 二、 实验仪器

激光器、单缝、检流计、硅光电池等 三、 实验原理

II

照到狭缝上的波前上每一点都起着新波源的作用，从这个波前出发，光线迭加的结果是出现平行于狭缝的明暗相间的条纹。亮条纹从中心往两侧依次是0级、1级、2级……n级亮条纹。暗条纹依次是1级、2级…..n级。

I0设光轴上的光强为 屏上与光轴夹角

1.当 为的一处光强为 II2sin0aSin(2)m时，I0，出现暗条纹。暗a2 （1）

0(0)时，II0；称为主极大或零级亮条纹。

2.当m(m1,2)，即Sin条纹在m2的方向上。主极大两侧暗条纹之间的夹角，其余暗条aa纹间的间距为a。

3.其他亮条纹的位置：

ddSin232SinCosSin/ 2 CosSin0,即tg时，I取 极大值。可得： 即：1.43，2.46，3.47

1.43,2.46,3.47(3)

aaa亮条纹的光强是极值的0.047，0.017，0.008倍………

4.总结： 0 Sin -2 -1.43 - aaaa1.43 a0.047 2 a0 I 0 -0.047 0 I0 0

四、 实验内容和步骤

1.按夫琅和费单缝衍射实验装置设计光路。即入射到狭缝的光束是平行光，传播到观察点的各子波的光线也是平行光。

2.激光点亮并垂直于狭缝，观察屏放到较远处D>>a.

3.观察单缝衍射现象 （1）调节狭缝又宽变窄，再由窄变宽，观察衍射图像的

变化，估计出衍射图像刚出现可分辨条纹时的缝宽。

（2）调节缝宽，观察缝宽与衍射角的关系，注意其规律性。（3）观察狭缝大小与亮条纹的宽度、亮度（光强）清晰度的关系。

（4）改变屏到狭缝的距离D，重复上述情况的观察，记下变化的规律。 4.测量单缝衍射图像的光强分布

（1）调节缝宽，屏上出现清晰的衍射图像。由光电池代替观察屏，光强计由检流计（或毫伏表）的读数表示。

（2）将光电池沿衍射图像展开的方向从做到右（或反向）以一定的间隔（间隔大小以能在一条纹上多读几个数值为准，光强逐点测量。）要对光电池前的光栏宽度适当调整。

如：确定中心零点，然后向外以0.5mm为间距测量。（3）.改变单缝宽度，其他条件不变，按步骤（2）再测一组数据。（4）.将所测光电流数据归一化、即将所测数据对最大值（主极大值）取相对比值I即得到单缝衍射的相对光强分布曲线（共2条）。

（5）.从曲线上得到光强极小值（暗纹）的位置xm，测出单缝到光电池的距离D，便可以算出衍射角m/I0,作I/I0x曲线，

xmD ，并与理论值比较。利用第一级暗纹的衍射角

和已知波长求出狭缝宽度。

（6）由光强分布曲线确定光强次极大的位置和相对光强，并与公式（3）、（4）比较。（7）对比和分析所测的两条相对光强分布曲线。总结出单缝衍射图像的规律和特点。1.使用可调滑块。 2.开始处于闭合状态。

3.以中心最亮条纹处开始，结合调整狭缝宽度，调节电表的量程和示数的大小。 4.在改变量程时，要注意表随时校零。

5.滑块调整所限，可以从中心向一侧测量。

6.测量时，可用等间距测量；也可以采用峰值测量。