单缝衍射实验实验报告.pdf

单缝衍射实验 一、实验目的 1.观察单缝衍射现象，了解其特点。 2. 测量单缝衍射时的相对光强分布。 3. 利用光强分布图形计算单缝宽度。 二、实验仪器 He-Ne 激光器、衍射狭缝、光具座、白屏、光电探头、光功率计。 三、实验原理 波长为λ的单色平行光垂直照射到单缝上，在接收屏上，将得到单缝衍射图样，即一组平行于 狭缝的明暗相间条纹。单缝衍射图样的暗纹中心满足条件： (1) 式中， x 为暗纹中心在接收屏上的 x 轴坐标， f 为单缝到接收屏的距离； a 为单缝的宽度， k 为 暗纹级数。在± 1 级暗纹间为中央明条纹。中间明条纹最亮，其宽度约为其他明纹宽度的两 倍。 实验装置示意图如图 1 所示。 图1 实验装置示意图 光电探头（即硅光电池探测器）是光电转换元件。当光照射到光电探头表面时在光电探 头的上下两表面产生电势差Δ U ，ΔU的大小与入射光强成线性关系。光电探头与光电流放大器 连接形成回路，回路中电流的大小与Δ U成正比。因此，通过电流的大小就可以反映出入射到 光电探头的光强大小。 四、实验内容 1. 观察单缝衍射的衍射图形； 精选文档 2. 测定单缝衍射的光强分布； 3. 利用光强分布图形计算单缝宽度。 五、数据处理 ★ (1)原始测量数据 将光电探头接收口移动到超过衍射图样一侧的第 3级暗纹处，记录此处的位置读数 X （此 处的位置读数定义为 0.000 ）及光功率计的读数 P。转动鼓轮，每转半圈（即光电探头每移动 0.5mm ），记录光功率测试仪读数，直到光电探头移动到超过另一侧第 3 级衍射暗纹处为止。 实验数据记录如下： 将表格数据由 matlab 拟合曲线如下： — 2 精选文档 ★ (2) 根据记录的数据，计算单缝的宽度。 衍射狭缝在光具座上的位置 L1=21.20cm. 光电探测头测量底架座 L2=92.00cm. 千分尺测得狭缝宽度 d ’ =0.091 mm. 光电探头接收口到测量座底座的距离 △f=6.00cm. 则单缝到光电探头接收口距离为 f= L2 - L1+ △f=92.00cm21.20cm+6.00cm=76.80cm. 由拟合曲线可读得下表各级暗纹距离： 各级暗纹 ±1 级暗纹 ±2 级暗纹 ±3 级暗纹 距离 /mm 10.500 21.500 31.200 单缝宽度 /mm 0.093 0.090 0.093 单缝宽度计算过程： 因为 λ=632.8nm. 由 d =2 kf λ /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. — 3