1、精選優質文檔-傾情為你奉上單縫衍射實驗一、實驗目的1.觀察單縫衍射現象，了解其特點。2.測量單縫衍射時的相對光強分布。3.利用光強分布圖形計算單縫寬度。二、實驗儀器He-Ne激光器、衍射狹縫、光具座、白屏、光電探頭、光功率計。三、實驗原理波長為的單色平行光垂直照射到單縫上，在接收屏上，將得到單縫衍射圖樣，即一組平行于狹縫的明暗相間條紋。單縫衍射圖樣的暗紋中心滿足條件：x=±fak (k=1,2,3,)(1)式中，x為暗紋中心在接收屏上的x軸坐標，f為單縫到接收屏的距離；a為單縫的寬度，k為暗紋級數。在±1級暗紋間為中央明條紋。中間明條紋最亮，其寬度約為其他明紋寬度的兩倍。實

2、驗裝置示意圖如圖1所示。圖1 實驗裝置示意圖光電探頭（即硅光電池探測器）是光電轉換元件。當光照射到光電探頭表面時在光電探頭的上下兩表面產生電勢差U，U的大小與入射光強成線性關系。光電探頭與光電流放大器連接形成回路，回路中電流的大小與U成正比。因此，通過電流的大小就可以反映出入射到光電探頭的光強大小。四、實驗內容1.觀察單縫衍射的衍射圖形；2.測定單縫衍射的光強分布；3.利用光強分布圖形計算單縫寬度。五、數據處理      (1)原始測量數據將光電探頭接收口移動到超過衍射圖樣一側的第3級暗紋處，記錄此處的位置讀數X（此處的位置讀數定義為

3、0.000）及光功率計的讀數P。轉動鼓輪，每轉半圈（即光電探頭每移動0.5mm），記錄光功率測試儀讀數，直到光電探頭移動到超過另一側第3級衍射暗紋處為止。實驗數據記錄如下：將表格數據由matlab擬合曲線如下： (2) 根據記錄的數據，計算單縫的寬度。衍射狹縫在光具座上的位置 L1=21.20cm.光電探測頭測量底架座 L2=92.00cm.千分尺測得狹縫寬度 d=0.091mm.光電探頭接收口到測量座底座的距離 f=6.00cm.則單縫到光電探頭接收口距離為f= L2 - L1+f=92.00cm21.20cm+6.00cm=76.80cm. 由擬合曲線可讀得下表各級暗紋距離：各級

4、暗紋±1級暗紋±2級暗紋±3級暗紋距離/mm10.50021.50031.200單縫寬度/mm0.0930.0900.093單縫寬度計算過程：因為=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.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相對誤差Er=(| d-d|/

5、d) *100%=1.1%.六、誤差分析1.1%的誤差比較小，微小誤差產生的原因有：1、L1、L2、d均存在讀取的偶然誤差。2、在轉動鼓輪移動光電探頭時，每次移動距離與0.5mm間存在一定偶然誤差。3、根據擬合曲線讀取的暗紋距離存在讀取誤差。4、光電探頭與光功率計本身存在系統誤差，使得讀取功率示數存在一定誤差。5、真實環境下操作時可能有自然光的干擾，導致光功率計的數據有一定偏差。七、實驗總結 1、實驗結果顯示的相對光強分布表明，波長為的單色平行光垂直照射到單縫上，在接收屏上，得到的單縫衍射圖樣是一組平行于狹縫的明暗相間條紋。單縫衍射圖樣的暗紋中心滿足條件：x=±fak (k=1,2,3,)式中，x為暗紋中心在接收屏上的x軸坐標，f為單縫到接收屏的距離；a為單縫的寬度，k為暗紋級數。在±1級暗紋間為中央明條紋。中間明條紋最亮，其寬度約為其他明紋寬度的兩倍。2、由波形圖可以很直觀地看出，中央主級大光強最大值遠遠大于其他主級