单缝衍射的光强分布及测量..ppt

单缝衍射的光强分布及测量
摘要
本实验利用传统的单缝衍射原理用
较简单的方法测量头发丝的直径。用
振幅矢量法讨论单缝衍射光强分布规
律
实验目的
观察单缝衍射现象,加深对衍射理论的理解
,
掌握其分布规律

3二:实验仪器
半导体激光器,
可调宽狭缝
硅光电池(光电探头),
维光强测量装置,
WJF型数字检流计
米尺(或钢卷尺)
测微显微镜,
小孔屏和WGZ一-IA导轨
头发丝
3三:实验原理

·当光在传播过程中经过障碍物,如不透明物体的边
缘、小孔、细线、狭缝等时,一部分光会传播到几
何阴影中去,产生衍射现象。如果障碍物的尺寸与
波长相近,那么,这样的衍射现象就比较容易观察
到
单缝衍射有两种:一种是菲涅耳衍射,单缝距光源
和接收屏均为有限远或者说入射波和衍射波都是球
面波;另一种是夫琅和费衍射,单缝距光源和接收
屏均为无限远或相当于无限远,即入射波和衍射波
都可看作是平面波
实验原理
在用散射角[ scattering angle]极小的激光器
(<)产生激光束[ laser beam],通
过一条很细的狭缝(~),在狭缝
,就可看到衍射条
纹,它实际上就是夫琅和费衍射条纹,如图1所示。
亮
屏
暗
实验原理
当激光照射在单缝上时,根据惠更斯—菲涅耳原理
[ Huygens- Fresnel principle],单缝上每
点都可看成是向各个方向发射球面子波的新波源
由于子波迭加的结果,在屏上可以得到一组平行于
单缝的明暗相间的条纹。
激光的方向性极强,可视为平行光束;宽度为b的
单缝产生的夫琅和费衍射图样其衍射光路图近似满
足条件:
D>>d
sin6≈6
实验原理
产生暗条纹[ dark fringes]的条件是
d sin e=ka
(k=±1,±2,±3,)
暗条纹的中心位置为
D
K
两相邻暗纹之间的中心是明纹中心
实验原理
用振幅矢量法讨论单缝衍射光强分布规律
将波阵面AB分成N个等宽条带,构成N个振幅
相等的相干子波源,各子波源在屏上P点的振幅
相同,但依次相差一微小相位差
δ=22|ai
最人相签=2
实验原理
N个ΔA振幅矢量相加,N→∞时,N个振幅矢量
构成圆弧AB,圆心角等于单缝两边缘光线在P点
的相位差
n
合振幅:
2Rsinu=2u sinu
利用∝40=4
实验原理
得衍射场中相对光强
Sin yi
其中
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