光衍射相对光强分布的测量

1、实 验姓名：班级：F0703028学号：5070309025 实验成绩：同组：实验日期：2008/5/5指导老师：批阅日期：光衍射相对光强分布的测量【实验目的】1掌握在光学上组装、调整光的衍射实验光路；观察不同衍射元件产生的衍射，归纳总结单缝衍射现象的规律和特点；学习利用光电元件测量相对光强的实验方法，研究单缝和双峰衍射中相对光强的分布规律；学习微机自动控制测衍射光强分布谱和相关参数。【实验原理】1衍射光强分布谱由原理可知，单缝衍射的光强分布公式为,当 j=0 时，Ij=I0这是平行于光轴的光线会聚处亮条纹中心点的光强，是衍射图像中光强的极大值，称为主极大。当 asinj= kl ，k = 1

2、，2，3，则 u = k, Ij = 0, 即为暗条纹。与此衍射角对应的位置为暗条纹的中心。实际上j 角很小，因此上式可改写成由图 1 也可看出，k 级暗条纹对应的衍射角故由以上可知（1）亮条纹的宽度被 k = 1 的两暗条纹的衍射角所确定，即亮条纹的角宽度为。（2）衍射角j 与缝宽 a 成反比，缝加宽时，衍射角减小，各级条纹向收缩；当缝宽 a足够大时（al）。衍射现象就不显著，以致可略去不计，从而可将光看成是沿直线的。（3）对应任意两相邻暗条纹，其衍射光线的夹角为，即暗条纹是以点 P0 为中心、等间隔、左右对称地分布的。（4）位于两相邻暗条纹之间的是各级亮条纹，它们的宽度是亮条纹的光强最大值

3、称为次极大。亮条纹宽度的 1/ 2。这些用衍射角表示这些次极大的位置分别为(7)与它们相应的相对光强度分别为(8)【实验数据、结果计算】数据1、激光波长： =632.8nm2、单缝到之间的距离：L=809.0mm3、用读数显微镜三组数据：狭缝的宽度:4、主极大位置：28.60mm，主极大光强：7621.85、次极大位置和相对光强值：6、暗条纹的位置及强度：K（级数）-2-1+1+2位置(mm)13.8021.2036.0043.30K（级数）-2-1+1+2位置(mm)10.5018.0039.5046.60相对强度294.5525.8469.7272.9初刻度(mm)末刻度(mm)狭缝宽度(

4、mm)0.6300.7300.1000.0110.0920.0810.7100.7950.085狭缝宽度取平均值为：0.087mm数据处理与结果比较1、极大的角宽度：21=a由波长和缝宽计算：=0.01455m=14.55mm=x+1x1=0.01701m=17.01mmL由暗条纹位置计算：22.计算暗条纹位置并与测量值对比：3.计算次极大位置和光强并与测量值对比：从上述数据看，实际测量值与理论计算值差距较小，极大角宽度、暗条纹位置、次极大位置的计算值均和测量值基本吻合。然而计算相对强度与测量相对强度存在着较大的差距，这是实验环境的外界光所造成的。【对实验结果中的现象或问题进行分析、注意事项】

5、1、实验操作前，要仔细阅读依次逐步进行操作要使激光的反射角垂直。提供的微机使用方法参考资料，严格按照规范要求，2、3、光电检流计的底座有可能不平，做实验前一定要将其放平。4、使用光电检流计的时候，要注意好扫描间隔。开始时设定为 1mm 是为了节约时间，后来设定成 0.1mm 是为了增加其质量。K（级数）-2-1+1+2计算位置(mm)10.6818.1839.0246.52测量位置(mm)10.5018.0039.5046.60计算相对强度129.11359.60359.60129.11测量相对强度294.5525.8469.7272.9K（级数）-2-1+1+2计算位置(mm)14.0521

6、.3235.8743.15测量位置(mm)13.8021.2036.0043.30相对强度167.2173.6184.8170.8平均相对强度： 174.1试验中可能存在的误差主要有如下几个方面一、光路误差 试验的光路需要入射光水平地射入，这就需要全反射镜相对于光线的夹角固定为 45 度。然而这在试验中并不能够完全保证。这就造成了衍射光左右对称的位置的光程并不对称，让光强左右不等。二、测缝宽误差 在试验中我做的是测缝宽的部分，我第一次测量后经过粗略计算发现测量值与理论值差距较大，经过检查我发现在测量时我将单缝斜着来测量宽度。这增大了最后的光缝宽度，最终影响了结果。三、现场光源影响 本次试验中始

7、终没有关闭电灯，这与我以前做的光学试验有着较大差距，因此我最终测出的相对光强大大高于计算相对光强，而且二者相差的值比较恒定。希望以后有机会能够亲自实验验证这一误差猜想。四、另外值得注意的一点是，本次试验中所用到的计算机器材较为老旧，因此处理速度较慢，小组在试验中采取了先认真推敲上次测量中存在，解决后再测量的方法，大大节约了试验时间，这个方法值得在今后的试验中推广。【问题思考与】1、硅光电池前的接受狭缝的宽度，对实验结果有何影响？实验时，你是如何确定他的宽度的？缝宽如果过小，会使得衍射图样接受不完全，影响衍射图样的亮度。而且如果的位置发生了上下的偏差，过窄的缝宽会使得这一误差无法被更正和调节，而使得仪器失去作用。缝宽如果过大，会使得外界灯光、阳光等的影响加大，从而影响测量。将狭缝关闭即可用激光测定其宽度。2、激光输出的光强影响？变动，对单缝衍射图像的光强分布曲线有无影响？具体地说由单缝衍射光强分布公式可知，2sinuI = I0 ()usinu = a相对光强及衍射角只与激光的波长以及狭缝的宽度有关，