CCD 多道光强分布测量.pdf

实验九 CCD 多道光强分布测量 随着科技进步，当今先进的光谱实验室已不再使用照相干版法获得光谱图形，先进的光学实验室不再 用测量望远镜或丝杠带动光电池来测量干涉、衍射花样的光强分布，所使用的都是以 CCD 器件为核 心构成的各种光学测量仪器。 LM99MP 单缝衍射仪/ 多道光强分布测量系统用线阵 CCD 器件接收光谱图形和光强分布，经过微处理 系统的分析处理，在监视器上显示出光强曲线，并以之为对象进行测量而展开实验。LM99MP 具有分辨率 高（微米级），实时采集、实时处理和实时观测，物理现象显著，物理内涵丰富等明显的优点。 一、 实验目的 CCD 单缝衍射仪用于光学实验项目中作单缝、单丝、双缝、多缝、双光束等的干涉、衍射实验。通过 采集系统实时获得曲线，测量其相对光强分布和衍射角，进而测量单缝的缝宽、单丝的直径、光源的波长、 双缝的缝宽和缝间距、光栅常数、激光束发散角测量等。 二、 实验原理 光的衍射现象是光的波动性的一种表现，可分为菲涅耳衍射击与夫琅禾费衍射两类。菲涅耳衍射是近 场衍射，夫琅禾费衍射是远场衍射，又称平行光衍射。见图 8。将单色点光源放置在透镜L1 的前焦面，经 透镜后的光束成为平行光垂直照射在单缝 AB 上，按惠更斯--菲涅耳原理，位于狭缝的波阵面上的每一点 都可以看成一个新的子波源，他们向各个方向发射球面子波，这些子波相叠加经透镜 L2 会聚后，在 L2 的 sin2 ϕ I I （1） 后焦面上形成明暗相间的衍射条纹，其光强分布规律为： θ 0 2 ϕ π 其中 ϕ a sinθ ，a 是单缝宽度， θ是衍射角，λ为入射光波长。 λ L2 L1 A ’ ’ C A θ S C P0 B Z 图 1 单缝衍射 参见图 2 ，由（1）式可见： 1、 当θ 0 时，Iθ I 0 ，为中央主极大的强度，光强最强，绝大部分的光能都落在中央明纹上。 Kλ 2 、当sinθ (K ±1,±2,LL) 时，Iθ 0 ，为第K 级暗纹。由于夫琅禾费衍射时，θ很小，有θ≈Sin a Kλ θ，因此暗纹出现的条件为： θ （2 ） a 3、从式（2 ）可见，当K= ±1 时， 为主极大两侧第一级暗条纹的衍 I I 射角，由此决定了中央明纹的宽度 0