实验五 单缝衍射的相对光强分布.ppt

实验五单缝衍射的相对光强分布实验目的 ,了解其特点。 。仪器和用具激光器座、氦氖激光器、导轨、二维调节架、可调狭缝、光电探头、小孔屏、数字式检流计、专用测量线等。实验原理?光的衍射现象是光的波动性的重要表现。根据光源及观察衍射图象的屏幕(衍射屏)到产生衍射的障碍物的距离不同,分为菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射两种,前者是光源和衍射屏到衍射物的距离为有限远时的衍射,即所谓近场衍射;后者则为无限远时的衍射, 即所谓远场衍射。?产生夫琅和费衍射的条件,是光源和显示衍射图像的屏离衍射物(如单缝)的距离都视为无限远,即入射光和衍射光都是平行光。其光路见图。其中, S是波长为λ的单色光源,被置于透镜 L 1的焦面上;单色光经过透镜 L 1后形成一束平行光投射于缝宽为 a的单缝 AB 上;通过单缝后的衍射?光经透镜 L 2会聚在其焦?面(屏 P)上,于是屏上呈?现出亮、暗条纹相间分?布的衍射图像。?由惠更斯一菲涅耳原理可推得,单缝衍射图像的光强分布规律为?(1) ?其中, a为单缝的宽度, 为衍射光与光轴 OP 0 的夹角——衍射角。当?=0 时, I=I 0 (2) ?这是与光轴平行的光线会聚点(中央亮条纹的中心点)的光强,是衍射图像中光强的极大值, 称为中央主极大。, sin 2 20u uII???? sin au????当? asin = Kλ(K=±1,±2,±3,…) (3a) ?时,则“,即为暗条纹。与此衍射对应的位置为暗条纹的中心。实际上角很小, 因此上式可改写成??又由图看出, K级暗条纹对应的衍射角为?, 0 u k I ?? ?? Ka ??? kkxL ???比较得到??由以上的讨论可知: ? K= ±1的两个暗条纹的衍射角所确定,即中央亮条纹的角宽度为。? a成反比关系,缝加宽时, 衍射角减小,各级条纹向中央收缩;当缝宽 a 足够大(a>> λ)时,衍射现象不明显,从而可以忽略不计,将光看成是沿直线传播的。 kxK a L ??2a ??? ???,其衍射角的差值为,即暗条纹是以 P 0为中心,等间隔地、左右对称地分布的。?, 它们的宽度是中央亮条纹宽度的二分之一。这些亮条纹的的光强最大值称为次极大。用衍射角表示这些次极大的位置为?它们的相对光强分别为? a ??? ? , , , a a a ? ????? ??? 0 , , , II ??实验内容按夫琅和费衍射的要求,,投射于宽度可调的单缝上。当显示衍射图像的屏离单缝甚远( L>>a) 时,透镜 L2 可以省略。 123 4567 1—激光器, 2—单缝, 3—光导轨, 4—小孔屏, 5—光电探头, 6—一维测量装置, 7—数字检流计; (一)观察单缝衍射现象以某单色光为光源(如 He- Ne 激光,其波长λ= nm) ,观察平行激光束通过单缝后, 在带有标尺或毫米方格纸的屏上的衍射图像。