单缝衍射实验实验报告

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、 实验原理波长为入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：f=二-:侦=二5 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。激光卷狭缝 光电弃头□□]DDDCD光丈克放*器图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△u,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配成正比。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;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：原始数据记录表捂（P/Pmax-XlK{mm)0000[)50010001.5002.0002.5003.0003.5004.0004.50DP(mw)0.0130.0110.0毓O.OOd0.0020.00.1C.?M0.0090.0160.：22P/PmaKD.0090.C37CCOEC.C03C.C010.0010.003Q.006a.o.i0.0_5X〔mm)5ODO55306COO6.5007.0007b00a.oooa.jc:g.ao:9.^03P(mw)CO25CC2CCC13eweC.CD1C.D03C.0120.0270.0460.：62P/Pmax0.0170.C13CC09C.C04C.C010.002o.coeQ.O_B0.0310.D42Xfmm)10.00010.50011.C0311.50312.00012.50013.30013.5C0uocoU5D0P(mw)C07_C.0690.0550.0320.0100.00.10.0200.0810.1910.354P/Pmar0049[)046[)0970.0210.0070.0010.013D.0540.1280.237X[mm)Il.DOOIE.50016.00316.50317.00317.50010.3001B.5DD19.00019.500P(mw)0.56C0.7931.029_/0JJ/89J.4921.4二1.2541.D45P/Pmax03750532C690C.8320.9390.9981.0000.94：O.S400.700X[mm)20.00020.50021.00321.50322.00322.50023.30023.50024.ODO24.5D0P(mw)0.01C0.575C.357C.20JC.CB70.023C.CQ.1Q.C090.03C0.D53P/PmaitC5430335C2d6C.13ECC53O.DLZ0.0010.0C60.0200.036Xfmm)25.00025.50026.00326.50327JOO27.5002B.30C28.50029.00029.5?0P(mw)0.0690.C7LUU63U.047G.G2a0.013。.盛0.0010.00b0.012P/PmaK0046004SC.0i2C.C32c.cig0.0河0.0C2Q.0010.0030.003Xfmm)30.00030.50031.^0031.50032.00032.50033.00033.50034.00034.500P(mwl0020002500260.0220.0160.0100.0040.0010.0040.000P/Pmax0.0130.0170.0170.0止0.0110.0070.0t>30.0010.0030<05将表格数据由matlab拟合曲线如下:P/PmaxP/Pe，x-X拟合曲线X/mmLIIIIIZIIlllllIIIIIllllll5Illll Tr卜LljBga775AAEQ5iO-Qa11115tl1?£1S135iiid^15155Ig1^5171?S1R1El£iQ145ZdU52I?1S£121S2SS£2i2a5SJ55 5777?JX3E5XiH5JIaUX]JH3&E5£□ .MOffl★（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司=6.000^则单缝到光电探头接收口距离为f=L2-L1+Af=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/mm10.50021.50031.200单缝宽度/mm0.0930.0900.093单缝宽度计算过程：因为入=632.8nm.由d=2kf入/△Xi,得d1=(2*1*768*632.8*10A-6)/10.500mm=0.093mm.d2=(2*2*768*632.8*10A-6)/21.500mm=0.090mm.

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，波长为入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：fx=+—fcJl（k= ...）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）见下两页除样教痛人(mm)「Cmw)(ZOO©X(天()

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