单缝衍射实验实验报告

单缝衍射试验一、试验目的1.观测单缝衍射现象，理解其特点。2.测量单缝衍射时的相对光强分布。3.运用光强分布图形计算单缝宽度。二、试验仪器He-Ne激光器、衍射狭缝、光具座、白屏、光电探头、光功率计。三、试验原理波长为λ的单色平行光垂直照射到单缝上，在接受屏上，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：x=±(1)式中，x为暗纹中心在接受屏上的x轴坐标，f为单缝到接受屏的距离；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。试验装置示意图如图1所示。图1试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ΔU，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ΔU成正比。因此，通过电流的大小就可以反应出入射到光电探头的光强大小。四、试验内容1.观测单缝衍射的衍射图形；2.测定单缝衍射的光强分布；3.运用光强分布图形计算单缝宽度。五、数据处理

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(1)原始测量数据将光电探头接受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）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），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。试验数据记录如下：

将表格数据由matlab拟合曲线如下：

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(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=.光电探测头测量底架座L2=.千分尺测得狭缝宽度d’=.光电探头接受口到测量座底座的距离△f=.则单缝到光电探头接受口距离为f=L2-L1+△f=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单缝宽度/mm单缝宽度计算过程：由于λ=.由d=2kfλ/△Xi，得d1=(2*1*768**10^-6)/mm=.d2=(2*2*768**10^-6)/mm=.d3=(2*3*768**10^-6)/mm=.d=(d1+d2+d3)/3=++/3mm=相对误差Er=(|d-d’|/d’)*100%=%.六、误差分析%的误差比较小，微小误差产生的原因有：1、L1、L2、d’均存在读取的偶尔误差。2、在转动鼓轮移动光电探头时，每次移动距离与间存在一定偶尔误差。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自身存在系统误差，使得读取功率示数存在一定误差。5、真实环境下操作时也许有自然光的干扰，导致光功率计的数据有一定偏差。七、试验总结

1、试验成果显示的相对光强分布表明，波长为λ的单色平行光垂直照射到单缝上，在接受屏上，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=±式中，x为暗纹中心在接受屏上的x轴坐标，f为单缝到接受屏的距离；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。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不小于其他主级大的光强最大