试验七光的衍射试验

1、、实验目的1. 观察夫朗和费衍射图样及演算单缝衍射公式；2. 观察夫朗和费圆孔衍射图样；二、实验原理平行光通过狭缝时产生的衍射条纹定位于无穷远，称作夫朗和费单缝衍 射。它的衍射图样比较简单，便于用菲涅耳半波带法计算各级加强和减弱的位 置。设狭缝AB的宽度为a (如图1,其中把缝宽放大了约百倍)，入射光波长 为入，图10点是缝宽的中点，OPO是AB面的法线方向。AB波阵面上大量子波发出的平行 于该方向的光线经透镜L会聚于P0点，这部分光波因相位相同而得到加强。就 AB波阵面均分为 AO B0两个波阵面而言，若从每个波带上对应的子波源发出 的子波光线到达P0点时光程差为入/2，此处的光波因干涉相消

2、成为暗点，屏幕 上出现暗条纹。如此讨论，随着 角的增大，单缝波面被分为更多个偶数波带 时，屏幕上会有另外一些暗条纹出现。若波带数为奇数，则有一些次级子波在 屏上别的一些位置相干出现亮条纹。若波带为非整数，则有明暗相间的干涉结 果。总之，当衍射光满足：BC asin k ( k 1,2.)时产生暗条纹；当满足：BC asin (2k 1) /2( k 0，1,2.)时产生明条纹。 在使用普通单色光源的情况下(本实验使用钠灯)，满足上述原理要求的 实验装置一般都需要在衍射狭缝前后各放置一个透镜。但是一种近似的方法也 是可行的，就是使光源和观测屏距衍射缝都处在“远区”位置。用一个长焦距 的凸透镜L使

3、狭缝光源Spi成像于观测屏S上(如图2)，其中S与Si的距离稍 大于四倍焦距，透镜大致在这个距离中间，在仅靠L安放一个衍射狭缝 $2,屏S 上即出现夫朗和费衍射条纹。图2设狭缝SP2与观测屏S的距离为b,第k级亮条纹与衍射图样中心的距离 为xk则tgXk/b由于角极小，因而tg sin 。又因为衍射图样中心位置不易准确测 定，所以一般是量出两条同级条纹间的距离2xk。由产生明条纹的公式可知：2Xk (2 k 1)ba由此可见，为了求得入射光波长，须测量 2xk，a和b三个量。三、实验仪器(1) 钠光灯(2) 单面可调狭缝： SZ-22(3) 凸透镜L仁f=50mm(4)二维调整架：SZ-07(

4、5)单面可调狭缝：SZ-22凸透镜L2：f=70mm(7)二维调整架：SZ-07(8)测微目镜Le (去掉其物镜头的读数显微镜)(9)读数显微镜架：SZ-38(10) 滑座：TH70YZ(11) 滑座：TH70Z(12) 滑座：TH70Z(13) 滑座：TH70四、仪器实物图及原理图2缝或孔光栏单缝Le钠光灯&u5060610180120651410Le97 8I 13341511图3仪器实物图及原理图五、实验步骤(1) 把钠灯光通过透镜聚焦到单缝上成为缝光源。再把所有器件按图十的顺序摆放在导轨上，调至共轴。其中小孔(©=1mm和测微目镜之间的距离必须保证满足远场条件。(图中

5、数据均为参考数据)(2) 调节焦距为70的透镜直至能在测微目镜中看到衍射条纹。如果无条纹，可 以调节小孔的大小，直到找到合适的小孔为止。(3) 仔细调节狭缝的宽度，直到目镜视场内的中央条纹两侧各有可见度较好的3, 4条亮纹。记录单缝和测微目镜的位置，计算出两者间的距离b。(4) 读出狭缝宽度a，并且记录下来为了便于计算波长可以设bz， a且z2Xk2k 1六、数据处理2xk为两条同级条纹间的距离选不同的级次k，求出z值，求平均，再计算-az b实验数据如下：a= b=840-560=280mm计算得=实验图片八、圆孔衍射将单缝换成圆孔，观察衍射条纹，用测微目镜测出艾里斑的直径e,由已知衍射小孔直径d=1mm焦距f=70mm可验证e 1.22fa公式的正确性（其中a为孔的半径），本实验要求实验环境很暗。.+注：多孔架的8孔大小分别为：©,©,©,©,©,©,©,©。实验数据如下：测量值e=计算值为f=现场实验图片通过做实验，我认为光的衍射现象观察的影响因素分析的衍射应用有以下几个 应用方向：1）普遍应用于光谱分析领域，比