2021年衍射光强试验指导书.doc

SGS-3/3A/4型
衍射光强试验系统
使用说明书
天津市港东科技发展

SGS3/3A/4型 衍射光强试验系统
使用说明书
平行光束经过单缝、多缝或圆孔等器件发生衍射现象叫做夫朗禾费衍射。利用这套试验装置经过对夫朗禾费单缝禾圆孔等衍射光强进行逐点测量，手绘衍射图样光强分布曲线，不仅有利于学生对光波动性了解，同时对相关试验技术和分析能力培养方面也很有帮助。SGS-3A型还能够做光偏振试验。
1 规格和关键技术指标
规格
型号
规格
SGS-3
SGS-3A
SGS-4
单色光源
He-Ne激光器
半导体激光器
He-Ne激光器
衍射器件
可调单缝、多缝板、多孔板、光栅
接收器件
光能量指示仪（数显）
光传感器和光电流放大器（数显）
白屏
光 具 座
1m硬铝导轨
附加功效
可兼做偏振光试验
关键技术指标
型号
技术指标
SGS-3
SGS-3A
SGS-4
光源功率和波长
,
<5mW,650nm
,
测量范围
最大90mm
测量精度

2 原理
单缝衍射光强分布
平行光束垂直照射到宽度为a狭缝AB上（图2-1），按惠更斯-菲涅耳原理，能够计算屏幕上衍射图样光强分布（计算过程详见光学教科书）。该原理指出，此时狭缝上每一点全部可看成发射次级于波波源。AB面上子波抵达P0点，因相位相同，叠加得到加强；而P1点
强弱则取决于沿θ角发射，抵达时相位各不相同子波在该点叠加结果。理论计算可得该点光强
（2-1）
其中
（2-2）
式中I0是衍射条纹中央P0处光强，λ是单色光波长。
联络公式看光强分布图（图2-2），当θ＝0时，Iθ＝I0，得到光强最大中央主极大，相对光强I/ I0=1。
由公式（2-1）可求得暗条纹位置，令I＝0，必有sin u＝0，于是u＝kπ，代入式（2-2）可得
（k＝±1，±2…）
可见，暗条纹是以中央极大为中心，两侧等距分布。
主极大两侧各级亮条纹（次级大）分别出现在，，…位置，和I0比值分别是I1/ I0≈，I2/ I0≈，I3/ I0≈…。
采取发散角很小激光束，能够直接做单缝入射光束，其次，若接收器和狭缝之间距离l足够远（图2-3），以至AP0和OP0之差远小于λ，也能够满足接收夫朗禾费衍射条件。若
AP0－OP0＜＜ λ
则有
＜＜ λ （2-3）
因l＞＞ a，所以
将此式代入式（2-3），则
＜＜ 1
假如取l＝，a＝10-4m，λ＝×10-7m，则a2/8lλ≈×10-3故能满足上述条件。所以图2-1中透镜能够省去。
He-Ne激光束是高斯光束，但因发散角很小，常做平面波使用，例图2-3情形，衍射图样暗点和各极强位置能够