20xx衍射光強(qiáng)分布的測(cè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告-資料下載頁(yè)
2025-01-12 22:00本頁(yè)面
【正文】 ，條紋間距b正比于L和?，反比于縫寬a。由實(shí)驗(yàn)曲線測(cè)出b（取平均值），即可算出縫寬a。
d. 實(shí)驗(yàn)證明，若將單縫衍射的光路圖中的單縫換成金屬細(xì)絲，屏上夫瑯和費(fèi)花樣和同樣寬度的單縫衍射花樣是一樣的，故只需將單縫寬度a用金屬細(xì)絲直徑d代替，就可完全應(yīng)用以上的理論和公式。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：
實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容是觀察單縫衍射現(xiàn)象，測(cè)量單縫衍射的光強(qiáng)分布，并計(jì)算出縫寬a。
實(shí)驗(yàn)中用硅光電池作光強(qiáng)I的測(cè)量器件。硅光電池能直接變?yōu)殡娔埽谝欢ǖ墓庹辗秶鷥?nèi)，光電池的光電流i與光照強(qiáng)度I成正比。本實(shí)驗(yàn)用的是WJH型數(shù)字式檢流計(jì)，以數(shù)字顯示來(lái)檢測(cè)光電流。它是采用低漂移運(yùn)算放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和發(fā)光數(shù)碼管將光電流a進(jìn)行處理，從而將光強(qiáng)I以數(shù)字顯示出來(lái)。
a．按下圖接好實(shí)驗(yàn)儀器，先目測(cè)粗調(diào)，使各光學(xué)元件同軸等高，要注意將激光器調(diào)平；
b．激光器與單縫之間的距離以及單縫與一維光強(qiáng)測(cè)量裝置之間的距離均置為50cm左右，
?3加上本實(shí)驗(yàn)采用的是方向性很好，發(fā)散角1?10~1?10?5rad的He?Ne激光作為光源，這
樣可滿足夫瑯和費(fèi)衍射的遠(yuǎn)場(chǎng)條件，從而可省去單縫前后的透鏡L1和L2。；
c．點(diǎn)亮He?Ne激光器，使激光垂直照射于單縫的刀口上，利用小孔屏調(diào)好光路，須特別注意的是：觀察時(shí)不要正對(duì)電源，以免灼傷眼睛。
d．將WJH接上電源開(kāi)機(jī)預(yù)熱15min，將量程選擇開(kāi)關(guān)置I檔，衰減旋鈕置校準(zhǔn)為止（順時(shí)針旋到底，即靈敏度最高）。調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使數(shù)據(jù)顯示器顯示“000”（負(fù)號(hào)閃爍）。以后在測(cè)量過(guò)程中如果數(shù)碼管顯示“999”，此為超量程知識(shí)，可將量程調(diào)高一檔。如果數(shù)字顯示小于190，且小數(shù)點(diǎn)不在第一位時(shí)，可將量程減少一檔，以充分利用儀器分辨率。
e. 將小孔屏置于光強(qiáng)測(cè)量裝置之前，調(diào)二維調(diào)節(jié)架，選擇所需的單縫縫寬a，觀察小孔屏上的衍射花紋，使它由寬變窄及由窄變寬重復(fù)幾次，一方面觀察在調(diào)節(jié)過(guò)程中小孔屏上的各種現(xiàn)象和變化規(guī)律，另一方面調(diào)節(jié)各元件，使小孔屏上的衍射圖像清晰、對(duì)稱、條紋間距適當(dāng)，以便測(cè)量。這一步是測(cè)量效果是否理想的關(guān)鍵。
f. 移去小孔屏，調(diào)整一維光強(qiáng)測(cè)量裝置，使光電探頭中心與激光束高度一致，移動(dòng)方向與激光束垂直，起始位置適當(dāng)。
g. 關(guān)掉激光電源，記下本底讀數(shù)（即初讀數(shù)）再打開(kāi)激光電源，開(kāi)始測(cè)量。為消除空程，減小誤差，應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使光電探頭單方向移動(dòng)，即沿衍射圖像的展開(kāi)方向（X軸方向），從左向右或從右向左，單向、逐點(diǎn)記下衍射圖像的位置坐標(biāo)X和相應(yīng)的光強(qiáng)。 h. 在坐標(biāo)格子上以橫軸為距離，縱軸為光強(qiáng)，將記錄下來(lái)的數(shù)值（減去初讀數(shù)）描繪出來(lái)。就得單縫衍射的光強(qiáng)分布圖。若以光強(qiáng)最大值I0除各數(shù)值，也可得出單縫衍射的相對(duì)光強(qiáng)分布圖。
i. 測(cè)出狹縫到硅光電池的距離L，并從光強(qiáng)分布圖上測(cè)出b（多測(cè)幾個(gè)，取平均值）或X1，算出狹縫縫寬a。
j. 用讀數(shù)顯微鏡直接測(cè)出縫寬，測(cè)5次，取平均值，與衍射測(cè)量結(jié)果比較，求相對(duì)誤差。
參數(shù)及數(shù)據(jù)記錄：見(jiàn)附表
數(shù)據(jù)處理：
L?50cm?? ??650nm??10?7m
中央明紋半寬度為：X1?????10?3m 2
??10?7m??10?4m 則：a?L?/X1???10m
思考題：
2．激光輸出的光強(qiáng)如有變動(dòng)，對(duì)單縫衍射圖像和光強(qiáng)分布曲線有無(wú)影響？有何影響？ 答：激光輸出的光強(qiáng)增大時(shí)，衍射圖像明紋變亮，光強(qiáng)分布曲線變陡，當(dāng)輸出光強(qiáng)減 弱時(shí)，衍射圖像明紋變暗，光強(qiáng)分布曲線變平緩。
4．用實(shí)驗(yàn)中所應(yīng)用的方法是否可測(cè)量細(xì)絲直徑？其原理和方法？ 答：可以，把單縫換成要測(cè)量的金屬絲，屏上夫瑯和費(fèi)衍射花樣和同樣寬度的單縫衍1．當(dāng)縫寬增加一倍時(shí)，衍射花樣的光強(qiáng)和條紋寬度將會(huì)怎樣改變？如縫寬減半，又怎樣改變？ 答：由a?L?/b可知，當(dāng)a增加一倍時(shí)，L、?保持不變，b變?yōu)樵瓉?lái)的1/2，光強(qiáng) 增加，條紋變細(xì)。當(dāng)a減半時(shí)，b變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，光強(qiáng)減弱，條紋變寬。 射花樣的一樣，故只需將單縫寬度a換成細(xì)絲直徑d，則可計(jì)算出d。
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