单缝衍射光强分布的研究.ppt

单缝衍射光强分布研究单缝衍射光强分布研究大学物理实验大学物理实验一、实验目的一、实验目的 1、学会 SGS-3 型衍射光强实验系统的调整和使用方法。 2、观察单缝衍射现象,研究其光强分布,加深对衍射理论的理解。难点: 1)激光光线与光电仪接收管共轴调节; 重点: SGS-3 型衍射光强实验系统的调整和使用 3、学会用光电元件测量单缝衍射的相对光强分布,掌握其分布规律。 2)光传感器增益度的正确调整 4、学会用衍射法测量狭缝的宽度。二、实验原理二、实验原理当光在传播过程中经过尺寸可与波长相比拟的障碍物时, 一部分光会传播到几何阴影中去,产生衍射现象。在用散射角极小的激光器(< )产生激光束, 通过一条很细的狭缝,在狭缝后大于 的地方放上观察屏,就可以看到衍射条纹,它实际上就是夫琅禾费衍射条纹。二、实验原理二、实验原理(一) 单缝衍射的光强分布由理论计算可得,垂直入射于单缝平面的平行光经单缝衍射后光强分布的规律为: 2 20 sin ??II????? sin d?式中, 是狭缝宽度, 是波长。 d?在整个衍射图样中,中央明纹最亮、最宽,称为中央主极大;暗条纹是以光轴为对称轴,呈等间隔、左右对称的分布。二、实验原理二、实验原理(二) 衍射障碍宽度的测量宽度为的单缝产生的夫琅禾费衍射图样,其衍射光路图满足近似条件: dD x???? sin?? dD ??产生暗条纹的条件是: ??kd? sin???,3,2,1????k则单缝的宽度计算式为: x Dkd ??是单缝位置到光电池位置的距离, 是从衍射条纹的中心位置到测量点之间的距离, Dx 二、实验原理二、实验原理(三)光电检测根据硅光电池的光电特性可知,光电流和入射光能量成正比,只要工作电压不太小,光电流和工作电压无关,光电特性是线性关系。所以当光电池与数字检流计构成的回路内电阻恒定时,光电流的相对强度就直接表示了光的相对强度。三、实验仪器三、实验仪器 SGS-3 型衍射光强实验系统:激光器、可调单缝、光传感器、光电流放大器、白屏、 1m硬铝导轨。激光器光导轨白屏可调单缝数显光电流放大器光电探头光具座可调狭缝二维调节滑动座移动测量架光电探头数显光电流放大器四、实验内容四、实验内容 1、准备工作开启光电流放大器,预热 10-20分钟。以一维测量架上光电探头的轴线为基准,调节光学系统中各光学元件同轴等高。(1) 转动测量架上的百分手轮,将光电探头调到适当位置调到 45cm 处百分手轮四、实验内容四、实验内容 1、准备工作(2) 调节激光器水平: ①调节光靶同轴等高; ②沿导轨来回移动光靶,调节激光器架上的六个方向控制手钮,使得光点始终打在靶心上同轴等高激光束通过靶心