物光实验报告-衍射光强分布的测定

课程名称：物理光学实验指导老师：成绩：_________实验名称：衍射光强分步的测定

实验类型：综合一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的1、观察单色光通过单缝、多缝、圆孔、双孔、长方形孔、狭缝等图形时的衍射现象，观察光强分布的水平、垂直坐标图和三维图形，了解衍射光强的分布特点2、测量单缝衍射的光强分布曲线，计算单缝宽度。二、实验仪器WGZ型广清分步测定仪，计算机数据处理系统三、实验原理1、WGZZI型光强分布测定仪WGZ-III型光强分布测定仪的主体包括一个平直的导轨(2)，长度为lm,导轨上备有数个滑块，滑块上安装着各种用途的支架，支架的高度可调，见图1所示。光学系统包括:1）、激光器(1)—提供单色光源。氦氖激光波长为632.8nm；2）、扩束镜组(3)—用于将细激光束扩展为均匀宽光束；3）、起偏/检偏器件(4)一利用两片偏振片组合成光衰减器，用于减弱光强；4）、光阑(5)—用于限制光斑大小；5）、狭缝组(6)一有单缝、多缝、圆孔、双孔、长方形孔、楔缝等图形(见图2)，用于产生相应的衍射花样，它被安装在二维可调的微调架上(7)；6）、光屏(8)—衍射花样直接投射在光屏上，便于观察(用白屏)；7）、图像采集器(CCD)(9)—用于采集衍射花样，并进行A/D转换，输入数字处理系统；2、智能测试分析软件“智能测试分析软件”是WGZ-III光强分布测定仪采用的计算机数据处理软件，它可对二维平面上的光强分布进行测量，并进行三维显示。其使用说明请看电脑桌面上《WGZ-III型光强分布测定仪智能测试分析软件使用手册》。四、实验内容1、调整实验系统1）、按图I所示安排系统;2）、开启激光器电源，调整光学元件等高同轴，光斑均匀，亮度合适;3）、选择衍射板中的任一图形，使产生衍射花样，在白屏上清晰显示;4）、将CCD的输出视频电缆接入电脑主机视频输入端，将白屏更换为焦距为100mm的透镜;5）、调整透镜位置，使衍射光能完全进入CCD;6）、开启电脑电源，点击“光强分布测定仪分析系统”便进入本软件的主界面，进入系统的界面后，点击视频卡下的连接视频卡项，打开一个实时采集窗口，调整透镜与CCD的离，使电脑显示屏上能清晰显示衍射图样，并调整起偏/检偏器件组，使光强达到适当的强度，将采集的图像保存为Bmp、JPG两种格式的图片。7）、软件的具体操作请看电脑桌面上《WGZ-III型光强分布测定仪智能测试分析软件使用手册》。2、测量单缝夫琅和费衍射光强分布1）、选定一条单狭缝作为衍射元件;2）、运用光强分布智能分析软件在电脑屏幕上显示衍射图像，并绘制出光强分布曲线;3）、对实验曲线进行测量，计算狭缝宽度。3、观察衍射图样将衍射板上的图形依次移入光路，观察光强分布的水平、垂直坐标图或三维图形。4、注意事项注意激光的安全使用，避免意外伤害;注意保护CCD，不得接受强光长时间照射，以免损坏;实验结束时，应首先关闭激光器和CCD的电源;注意保护暴露的光学元件，不使污染;光学元件的夹持必须牢固、稳定，以保证测量的顺利和精确。

五、实验数据记录和处理实验中对标准板所观察的单缝为单缝2，对应的尺寸为0.04*3（宽*高），而观察到的衍射图像对应的水平方向的+/-一级衍射极小点之间包含的像素点为147-（-147）=294个像素点所以根据标准版的尺寸，可得每个像素点所对应得水平宽度为：0.04/294=1.36*10^-4mm由此，根据其他的缝的衍射图，可得其对应得尺寸大小，由图：对应的缝+/-一级衍射极小点之间包含的像素点计算所得的尺寸板1单缝296板1矩孔100(水平)，62（竖直）0.0136*0.0084mm(宽*高)板1方孔79（水平），72（竖直）板1圆孔730.0099mm（直径）六、讨论、心得思考题入射光束不垂直缝平面时，对衍射光强分布有何影响?答：衍射光强分布整体平移，且中央零级光强减弱。为什么应尽可能使衍射狭缝与CCD平行?在实验中如何判断是否平行?答：使得光强分布尽可能符合理论计算值，若不平行，CCD接收到的光强使得图像不对称。调整CCD，使得衍射图像左右、上下对称时，狭缝与CCD平行。能否用单缝衍射图样的极大值位置测量单缝宽度?为什么?答：不可以，次级大的位置由tanα=α来决定，而a与sinθ的乘积不是定值，所以不能用。心得：通过观察夫琅和费衍射光强分布图，对夫琅和费衍射有了更好的理解，观察了不同形状的狭缝所得的衍射图样，并利用标准板参数计算待测