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实验衍射光强自动测量实验
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实验15 衍射光强自动测量实验
光的衍射是一种自然现象，光衍射是光在空间某点进展叠加作用的结果，不同途径得到的衍射条纹不同，根据实验，可以了解这些衍射现象产生的原理，并可以进展一些相关参数的测量。衍射实验的光路主要由光源、衍射元件和观察屏等三要素，在光具座或光学平台上组装而成。根据三者间距离的大小，将光衍射效应大致分成两种典型的光衍射图样，一种是衍射元件与光源和观察屏都相距无穷远，产生这种类型的光衍射叫夫琅禾费衍射，另一种是上述三者间相距有限远，产生的光衍射叫做菲涅耳衍射。由于激光光束平行度较佳，且三者间距离远大于元件的线度，故本实验着重研究更具有实际意义的夫琅禾费衍射。
本实验采用SGS-1型衍射光强自动记录系统进展衍射光强的测量和记录。
【实验目的】
1. 掌握在光具座上组装、调整光路的实验技能；学习微机自动控制进展测量时相关参量的设定。
2．了解光强测量的一种方法，观察并定量测定衍射元件产生的光衍射图样；掌握一种单缝宽度的测量方法。
【仪器用具】

序号
名 称
数量
1
衍射光强自动记录系统主机
1台
2
电控箱
1台
3
氦氖激光器(含电源)
1套
4
二维调节基座
1个
5
磁力基座
2个
6
二维调节架
1个
7
干板架
1个
8
激光器架
1个
9
衍射狭缝
1套
10
多孔板
1块
11
多缝衍射板
1块
12
平面反射镜
1块
13
USB线
1根
14
电缆线
2根
15
电源线
1根
16
工作光盘
1张
3

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【实验原理】
夫琅禾费衍射是指光源和观察者离衍射物体均为无穷远时的衍射。实际实验中只要满足光源S与衍射体D之间的距离u与D至观察屏P之间的距离v均远大于就能观察到夫琅禾费衍射现象()。其中a为衍射物的孔径，λ为光源的波长。
这里只给出单缝衍射的光强公式，其推导过程可参照任何一本光学教科书。
，a为单缝的宽度，D、P间的距离为v，θ为衍射角，其在观察屏上的位置为X，X离屏中心O的距离，光源的波长为λ。
单缝夫琅禾费衍射的光强公式为：
(1)
(2)
式中是中心处的光强，与缝宽的平方成正比。
，中心为主极强，相对强度为1。
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除主极强外，次级强出现在的位置，它们是超越方程的根，其数值为：
＝±，±，±…… (3)
对应的值为:
(4)
实际上衍射角度θ很小，，所以在观察屏上的位置OX可近似为：
(5)
次极强的强度为：
I1≈%I0 ， I2≈%I0 , I3≈%I0 (6)
由式〔6〕可知，次级强的强度较主极强弱得多，如考虑到倾斜因素，其实际强度较式〔6〕所得的数值还要小些。
　　　次级强的位置和强度可近似表示为：
α ≈±〔k+1/2〕π，Ik≈±[〔k+1/2〕π]-2I0 k=1,2,3…. (