夫琅禾费衍射实验报告.pdf

[实验题目] 夫琅禾费衍射的定量研究 [实验目的] 1、掌握在光学平台上组装、调整光路的基本方法； 2、观察并定量测定不同衍射元件产生的光衍射图样； 3、学习微机自动控制和测量衍射光强的分布及其相关参量。 [实验原理] 一、夫琅禾费衍 衍射是一种自然界的现象，例如波长为λ的一束光照射在一个线 度为ρ的圆孔上，我们可以看到一系列同心圆。这种衍射效应一般与 光孔线度ρ、光的强度、光源与衍射元件及衍射元件与观察屏位置之 间的距离等因素有关。ρ≥1000λ时，光的衍射效应不明显；λ＜ ρ＜1000λ时，光的衍射效应明显；ρ≤λ时，光开始产生散射现 象。 根据光源、衍射元件和观察屏间距离大小，将光衍射大致分成两 种典型的类型。一种是衍射元件与光源和观察屏都相距无穷远，产生 的光衍射叫做夫琅禾费衍 。另一种是上述三者间相距有限远，产生 的光衍射叫做菲涅耳衍射。如图是三种常见的夫琅禾费衍射图样： 1 无 穷 远 远 场 焦 面 二、单缝的夫琅禾费衍射光强分布 根据光衍射理论计算，可得单缝夫琅禾费衍射光强理论计算公 2 2 sin u sin 式：I I  ,ua .  0  u   上式表示入射光正入射时，在衍射角θ方向观测到的光强 与I  2 sin u 光波波长λ和单缝宽度a之间的关系。 叫做单缝衍射因子，  u  表示衍射光场任意方向的相对光强。 单缝衍射光强分布的特点：单缝的夫琅禾费衍射图样的中心有一 个主极强(零级衍射斑)，两侧都有一系列次极强和暗斑。主极强出现 在sin  0 的地方，原因是到这里的各条衍射光线有相同的 相位，它们相干叠加的结果具有最大的光强。 几何光学中的光线就是零级衍射线，几何光学中的象点就是零级 衍射斑的中心。 d sin u  在单缝衍射因子具有极大值的地方，即在  0 的地方， du u  除了在u 0 处出现衍射主极强外，还在一系列位置上出现衍射的 次极强。利用图解法求解超越方程utan u的解，即可得到次极