10单缝衍射测波长136.doc

单缝衍射测波长通过单缝衍射实验,可具体地观察到单缝衍射现象,学习利用单缝衍射进行光波波长的测量,同时在实验中掌握WDY-1型单缝衍射仪的使用方法。,加深对光的波动性的认识。。实验原理及方法如图1所示,通过单缝后的衍射光经透镜L(相当于望远镜的物镜)会聚屏P上,在屏上呈现出明暗相间的单缝衍射图像。图1由惠更斯一菲涅耳源理可推得单缝衍射的光强分布(1)式中a是单缝的宽度,为衍射光的波长,为衍射角。当=0时,,这是衍射图像中光强的最大值,称为中央主极大。当,(k=0,±1,±2,±3,……)时,则,出现暗纹。实际上角很小,所以一般暗纹出现在处,因此,中央主极大两侧暗纹之间的角宽度为,而其它相邻暗纹之间的角度均为。除了中央主极大之外,两相邻暗纹之间都有一次极强,计算得出次极强在下列位置:……=,,……如图2所示。图2在实验中,一般采用测量暗纹的中心位置,因为:1)暗纹的中心位置易确定2)中央亮纹两侧暗纹的中心位置呈等距离分布。在图1中Pk是第k级暗纹的中心位置,则有(2)在测量中一般采用测量+k与-k两级暗纹的中心位置,令,则上式可改写为(3)即(4)式中lk只有焦距f的1%左右,与相比更小,可以忽略的影响,则式(4)可简化为如下形式(5)测出单缝宽a与中央亮纹对称的两条暗纹的中心们置求得lk,知道衍射级数k,望远镜焦距f,由望远镜上读出聚焦调节量(像方截距)值,即可由式(5)算出所测单色光的波长。仪器构造及使用钠光灯,WDY—1型单缝衍射仪,读数显微镜等。图3WDY-1型单缝衍射仪结构图1—单缝2—缝宽调节螺丝3—单缝与望远镜筒的紧固螺丝4—读数窗5—望远镜调焦螺旋6—测微手轮7—测微目镜8—望远镜仰角调节螺丝9—支架及底座WDY—1型单缝衍射仪结构如图3所示,相当一个加装测微目镜的望远镜,可调单缝套在望远镜物镜上。如果钠光灯距物镜的距离可视为无限远,则单缝衍射图样将呈现在物镜的后焦平面上,望远镜的目镜是一个测微目镜,分划板装在目镜的前焦平面上,即单缝衍射图样恰好成在分划板上,借助分划板上准线的移动可测出各条纹间的距离。实际上,光源不可能放在无限远处,这时衍射图样不能恰好成在分划板上。若要在分划板上能看到清晰的衍射图样,就必须稍微将物镜前移一些,前移量由读数窗中所示位置读出(=0的位置,相当于物镜后焦平面与目镜前焦平面重合的位置)。读数显微镜的使用参阅“读数显微镜及测量方法简介”有关部分。实验内容