实验5.4光的衍射课案.ppt

17 – 7 单缝衍射 * 实验13 光 的 衍 射 华南理工大学南校区物理教学实验中心PPT课件 * 一、实 验 目 的 1．观察夫琅和费衍射现象和菲涅耳衍射 现象； 2．测量夫琅和费单缝衍射的相对光强分 布。 * 1、光的衍射现象 ? “光线”拐弯了！ 二、实 验 原 理 图1 光的衍射现象图 * 2、光的衍射的定义和分类 定义: 光绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影，并在屏幕上出现光强不均匀分布的现象，叫做光的衍射。 缝 图3 夫琅和费衍射——光源及观察屏距离障碍物均为无限远. 分类: S 缝 P 图2 菲涅耳衍射——光源和(或)观察屏距障碍物不是无限远. * 3、夫琅和费衍射 （1）夫琅和费单缝衍射 图4 夫琅和费单缝的衍射原理图 单 缝 观 察 屏 * 图4中，如果光源发出的光是平行光，就可以略去透 镜L1和L2。根据惠更斯-菲涅耳原理，导出夫琅和费单 缝衍射的光强分布规律为 其中 为观察屏上任意一点的光强; 点的光强； 为衍射花样中心点 λ为入射光的波长 。 （1）当 时，即衍射角 或 时有 ,为 点的光强，是衍射花样的最大光强值，称为主极大 光强，对应中央亮条纹。 讨论 : * （2）当 ,即 则 ，对应点的光强为极小(即出现暗条纹)， 称为极小值级次。若用 表示光强极小值点到中心点 的距离，因衍射角 极小，则 从上式可以看出， 、 和 的变化都将引起衍 射条纹的变化。具体变化情况可参照以下两图： * 单缝宽度变化，衍射条纹宽度如何变化？ 缝宽越小，衍射越明显。 * 越大,衍射效应越明显。 入射波长变化，衍射条纹如何变化 ? * 各级极大光强的位置和相应的光强值如下表： （3）在每两个相邻的最小光强值之间有一最大光强值， 称为次极大光强，此时， 对应点出现亮条纹。 * S （2）夫朗和费圆孔衍射 中央是个明亮的圆斑，外围是一组同心的明环和暗环。爱里斑中的光能占通过圆孔光能的84％。 P 爱里斑 因为大多数光学仪器所用透镜的边缘都是圆，所以圆孔的夫琅和费衍射对成象质量有直接影响。 * 三、实 验 仪 器 GSZ-Ⅱ光学平台（配有光具座、氦氖激光管及电源、单缝、光电转换器和数字式灵敏电流计、扩束境、观察屏等）。 * 四、实 验 内 容 1、夫朗和费衍射现象 （1）观察夫朗和费单缝衍射现象 a、按上图组织光路， 要尽可能大。打开激光器电源，调节各元 件共轴，进一步调节各元件使观察屏上形成清晰的衍射花样； b、记录夫琅和费单缝衍射花样的特点； c、改变缝宽a，记录观察屏上衍射花样的变化规律； d、改变 ，记录观察屏上衍射花样的变化规律。 * (2) 测量夫琅和费单缝衍射的相对光强分布 a、如上图，移去观察屏，换上光电转换器（数字式灵敏检流计 与之相 连）； b、测出中央主极大光强 和K=1、2…各级次极大光强，验证理 论结果 =0.047、?0.017……（i=1、2……）； * a、按如图所示组织光路，调节各元件共轴，并且使观察屏上形 成清晰的衍射花样； b、改变缝宽 ，观察并记录衍射花样的变化规律； c、改变 ，观察并记录衍射花样的变化规律。 2、菲涅尔衍射现象 （1）观察菲涅尔单缝衍射现象 17 – 7 单缝衍射