单缝衍射.doc

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深圳大学实验报告
课程名称: 大学物理实验(三)
实验名称: 单缝衍射的特点
学院: 物理科学与技术学院
组号指导教师:
报告人: 学号:
实验地点: 科B108 实验时间:
实验报告提交时间:
L
2
Pθ
P
0
θ
单缝 D
衍射屏
图1 单缝衍射
衍射条纹
一、实验设计方案
:
熟悉光传感器、转动传感器、500接口和计算机的DataStudio软件等的使用。
观察单缝衍射的条纹特征。
记录单缝衍射的光强分布。

:
单缝衍射是光在传播过程中遇到障碍物,光波会绕过障碍物继续传播的一种现象。
如果波长与障碍物相当,衍射现象最明显。
其图如图1:
单缝衍射的光强分布:
根据惠更斯—菲涅耳原理可以推出,当入射光波长为λ,单缝宽度为a时,单缝夫琅和费衍
射的光强分布为:
(9-3)
式中IO为中央明纹中心处的光强度,u为单缝边缘光线与中心光线的相位差。
根据上面的光强公式,可得单缝衍射的特征如下:
(1) 中央明纹,在Ф=0处,u=0 , ,I=IO ,对应最大光强,称为中央主极大,中央明纹宽度由k=的两个暗条纹的衍射角所确定,即中央亮条纹的角宽度为。
(2) 暗纹,当u=±kπ,k=1,2,3……即: 或时有:I=0。且任何两相邻暗条纹间的衍射角的差值,即暗条纹是以P0点为中心等间隔左右对称分布的。
图2 单缝衍射相对光强分布曲线
(3) 次级明纹,在两相邻暗纹间存在次级明纹。它们的宽度是中央亮条纹宽度的一半。这些亮条纹的光强最大值称为次极大。其角位置依次是
,,,……(9-4)
把上述的值代入光强公式(9-3)中,可求得各级次明纹中心的强度为
,,,……(9-5)
从上面特征可以看出,各级明纹的光强随着级次K的增大而迅速减小,而暗纹的光强亦分布其间,单缝衍射图样的相对光强分布如图2所示。

仪器名称
型号
主要参数
用途
500接口
C-I6760
——
数据采集处理
计算机和DataStudio
C-I6874
——
数据采集平台、数据处理
转动传感器
CI-6538
分辨率:1°°
最大转速:1°分辨率时13转/秒(每转采集360个数据点) °(每转采集1440 个数据点)
测角度
光传感器
CI-6504A
——
数据采集
激光光源
OS8525
——
提供光源
孔缝架
OS8523
——
产生衍射现象
、实验内容及具体步骤:
①打开DataStudio 软件,创建一个新活动实验。
②在DataStudio 软件的窗口中设置750接口的传感器连接,并设置采样率。
③在DataStudio 软件的窗口打开一个新建图表。
④开启激光光源。
⑤在计算机软件上按下启动键,同时转动转动传感器一周,之后按下停止键,即可在计算机软件上得到一个新图表。
⑥在DataStudio中进行数据处理。
二、数据记录与处理
图3 单缝衍射的光强分布图
由上图可得下表:
位