2 实验33-单缝衍射-课件（PPT·精·选）.ppt

实验名称: 实验名称: 应用计算机应用计算机测定单缝衍射的光强度分布与缝宽测定单缝衍射的光强度分布与缝宽??实验目的实验目的??实验原理及背景知识介绍实验原理及背景知识介绍??实验内容实验内容??实验仪器介绍实验仪器介绍??实验步骤实验步骤??注意事项注意事项??实际操作实际操作??思考题思考题实验目的: 实验目的: 1. 。了解单缝衍射现象及其应用。 2. 。强度分布与单缝缝宽。 3. 。行综合物理实验的能力。实验原理及背景知识介绍: 实验原理及背景知识介绍: 光在传播过程中经过障碍物,如狭缝、小光在传播过程中经过障碍物,如狭缝、小孔、不透明物体的边缘、细线等时,一部分光孔、不透明物体的边缘、细线等时,一部分光会传播到几何阴影中去,产生衍射现象。会传播到几何阴影中去,产生衍射现象。单缝衍射有两种: 单缝衍射有两种: 一种一种是菲涅耳衍射,单是菲涅耳衍射,单缝距光源和接收屏均为有限远; 缝距光源和接收屏均为有限远; 另一种另一种是夫琅是夫琅和费衍射,单缝距光源和接收屏均为无限远或和费衍射,单缝距光源和接收屏均为无限远或者相当于无限远,此时入射光与衍射光均可看者相当于无限远,此时入射光与衍射光均可看做平行光。本实验单缝与采光屏的距离远大于做平行光。本实验单缝与采光屏的距离远大于单缝宽度,所以可以看成是夫琅和费衍射现象。单缝宽度,所以可以看成是夫琅和费衍射现象。夫琅和费(Joseph Faunhofer ) ~ 。德国人。天体物理学之父。他于 1815 年制成第一架分光镜;第一个用钠火焰的黄光作为单色光源;并制造出许多当时最佳的折射望远镜。于 1821 年研究单缝衍射(夫琅和费衍射)现象,并制成衍射光柵。 1823 年得出光柵方程式。 1824 年创制配有转仪镜的赤道式装置的望远镜。当用散射角极小的激光器产生激光束,通过一条很当用散射角极小的激光器产生激光束,通过一条很细的狭缝( 细的狭缝( ~ ~ 毫米宽),在狭缝后1 毫米宽),在狭缝后1 .0 .0米左右的米左右的地方放上观察屏,就可看到衍射条纹,它实际上就是地方放上观察屏,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。夫琅和费衍射条纹,如图1所示。图1 单缝衍射光强分布曲线图图1 单缝衍射光强分布曲线图由惠更斯由惠更斯- -菲涅耳原理可严格计算出单缝衍菲涅耳原理可严格计算出单缝衍射光强相对分布:单缝衍射各级明纹光强分布射光强相对分布:单缝衍射各级明纹光强分布不同,中央明纹和其它明纹的角宽度不同, 不同,中央明纹和其它明纹的角宽度不同, 暗暗条纹等间距; 条纹等间距; 而次极大彼此而次极大彼此不等间距,但随着不等间距,但随着级数级数 k k的增加,趋于等间距。的增加,趋于等间距。本实验通过测量本实验通过测量± ± K极暗纹的间距 K极暗纹的间距 D D k k,根据衍射现象中暗纹形成,根据衍射现象中暗纹形成原理得出缝宽的计算公式: 原理得出缝宽的计算公式: ( k=1 、2、 3 …) (1) kD Lka ?2? a实验内容: 实验内容: 利用配有不同缝宽的演示单缝装置,观察不同 利用配有不同缝宽的演示单缝装置,观察不同缝宽的单缝衍射现象,并记录观察到的实验现象。缝宽的单缝衍射现象,并记录观察到的实验现象。 ,测量出利用单缝装置,测量出± ±2级以上暗纹之间的距 2级以上暗纹之间的距离离D D ± ±k k,重复读数,重复读数 8 8次以上。用光具座上米尺测量单缝次以上。用光具座上米尺测量单缝位置和采光屏的位置各一次。根据公式位置和采光屏的位置各一次。根据公式(1) (1) 可算出缝可算出缝宽。宽。实验仪器介绍: 实验仪器介绍: 500 500 型接口型接口光传感器光传感器光传感器用于检测光的相对光强度。传感光传感器用于检测光的相对光强度。传感器的增益分为可以改变的器的增益分为可以改变的 1 1、、 10 10 、、 100 100 三个档三个档位,其信号输出端接入科学工作室的位,其信号输出端接入科学工作室的模拟接口模拟接口。。传感器通光口采光屏处安装有光圈调节装置传感器通光口采光屏处安装有光圈调节装置。。光传感器通光口