单缝衍射试验试验报告

单缝衍射实验、实验目的.观察单缝衍射现象，了解其特点。.测量单缝衍射时的相对光强分布。.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、实验原理波长为人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：=二-＜、.v=［二^… ⑴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；。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AU,AU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AU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.观察单缝衍射的衍射图形;精选文档.测定单缝衍射的光强分布;.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：原始数据记录表格(P/Pmax-X)X(mm)a00005D010001.5002.0002.5003.0003.50040004500削0.0130.011O.OOSO.OOd0.0020.00.1C.二州Q.0090.0160.：22PTrraxD.009oonjCCOEOOQSC.COJ0.00.10.003Q.006a.o.i0,0,5X(mm)5ODO5530G.COO6.5007.0007.FOOa.oooa.7c:g.M9.^03CO25CC2CCC13eweC.CD1C.D03C.0120.0”0.046。.二62P/Prrax0.0170.C13CC09C.C04C.C010.002o.ooeQ.O.B0.0310.342X(imm)10,00010,50011.C0311,50312,00012,50013,30013.5C0uoco11500P(mw)C07.C.06900550.032O.OiD0.00.10.0200.0810.1910.354P/PmaK0049[)04600970.0210.0070.0010.013D.0540.1280.237X(imm)15.000IE.50016,00316,50317,00317.50018,00018,5001900019500P(mw)0.56。0.7S3,C2S_/0JJa891.4921.4二12541.D45P/Pmax03750532C6900.832C.9390.9981.0000.945O.S400.700X(mm)20,00020.50021,00321,50322,00322,50023,30023.50024.ODO24.5MRmw]0.0IC0.575C.357C.20JC.C070.023C.CQ.1Q.C090.03C0.353P/PmsitC5430305C2d6C.13ECC53O.DLZ0.0010.0C60.0200.036X(r-m)25,00025.50026,00326,50027JOO27,5002B,3002B,50029,00029.54P(mvy)0.0690.C7LUU63U.0470.0290.0130.0030.0010.00b0.012P/PmaK0.0460.048CM2C.C32C.C19O.OCQ0.QC20.：010.003O.OOSXfr-m)3C.OOO30.50031.DOO31,50032,00032,50033,30033.5C034,00034,500P(mw)0020002500260.0220.0160.0100.0040.0010.004O.DOBP/Prraji.0.0130.0170.01700150.0110.0070.0t)312010.0030.005将表格数据由matlab拟合曲线如下:

精选文档P/Pm—x-X揪合曲线X/mmDE1精选文档P/Pm—x-X揪合曲线X/mmDE1Ia2 3IEdj5555gg£77J3RE0口5血也舌Ii115U1?513135idid515155lg1S517力51丁日5巾14：5笈曲：5，715汇12]5注225&&三£]5三焉罪三外却5柒皆5期曲：5归3：53131alia5HffiEP/Pmax★(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’=0.091mm.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级暗纹士2级暗纹士3级暗纹距离/mm10.50021.50031.200单缝宽度/mm0.0930.0900.093单缝宽度计算过程：因为人=632.8nm^d=2kf入/△也得d1=(2T768*632.8*10、6)/10.500mm=0.093mm.d2=(2*2*768*632.8*10A-6)/21.500mm=0.090mm.精选文档d3=(2*3*768*632.8*10A-6)/31.200mm=0.093mm.d=(d1+d2+d3)/3=(0.093+0.090+0.093)/3mm=0.0920mm相对误差Er=(|d-d’|/d’)*100%=1.1%.六、误差分析1.1%的误差比较小，微小误差产生的原因有：1、L1、L2、d’均存在读取的偶然误差。2、在转动鼓轮移动光电探头时，每次移动距离与0.5mm间存在一定偶然误差。3、根据拟合曲线读取的暗纹距离存在读取误差。4、光电探头与光功率计本身存在系统误差，使得读取功率示数存在一定误差。5、真实环境下操作时可能有自然光的干扰，导致光功率计的数据有一定偏差。七、实验总结1、实验结果显示的相对光强分布表明，波长为人的单色平行光垂直照射到单缝上，在接收屏上，得到的单缝衍射图样是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：x=+—fcJl（k=1区,3,…）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；。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。2、由波形图可以很直观地看出，中央主级大光强最大值远远大于其他主级大的光强最大值，又主极大依次向外，各级主极大光强最大值逐渐减小。八、原始数据及数据处理过程（拍照之后粘贴在下方）（无此项实验无效，不给成绩）见下两页精选文档0C'0C'；r(?'।U争琥O.atAom!Gg}&研0Z啖曰⑼64yg工/3员口。1Pg中4yg工/3员口。1Pg中8g,它分、8飞_力。上『03、□邙《OggG.^\6。哼占⑼3QCQ了守oE中号m\e,<W护59N003lljg|2ot?o必自“凡8^©盘下£口，06£6口.方浦*»6an；工a3奇5口。| 。,口少X二审同pi飞叫方；g14,o■口f"j1也li^Qw?屈/百田>\GgcWfmi(3中的Gif 弧出^a尸3人世71Ml1”|八疔口W12g?归JR闻00°风卬°如双N时g即期？II『2底灯IN,|A]0 1'0*r1?¥1。叼71你孙说3Q迎「E白曾8f巧.两囤,丁卯叫1gp2牛加2*87工呼君皿。.。口।acw<?。心34a婚工j(?国心8注口了[口o&j此泊i/.wo以；此泊i/.wo以；;《中伊2%W耳BdM$0,oUf(5.02^m叫。吟Q.-QQ[a3Dfd句工3%白532JT»?匕瓯LJi.OGO5』.『gKcaaHTwg吟。0M,疗工1dQ[g白内l4不。日4t?"叫述法45gp

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