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单缝衍射的实验观测和研究
一、实验目的
观测单缝衍射现象，研究激光通过单缝形成的衍射图样的光强分布和规律。
二、实验内容
1、夫琅和费单缝衍射的观察与测量
2、改变缝宽，测量光强随位置变化的曲线图
3、实验数据处理
三、实单缝衍射的实验观测和研究
一、实验目的
观测单缝衍射现象，研究激光通过单缝形成的衍射图样的光强分布和规律。
二、实验内容
1、夫琅和费单缝衍射的观察与测量
2、改变缝宽，测量光强随位置变化的曲线图
3、实验数据处理
三、实验原理
图14-1 不同宽度单缝的衍射图样
用散射角极小准直性很好的激光做光源，照在一个宽度可调的竖直单缝上，在离狭缝较远的距离放置一接收屏，转动手轮收缩缝宽可以在屏上观察到一组衍射图样，从（a）到（d）对应狭缝的宽度由大到小收缩变化，中心亮条纹由小到大向左右两侧水平展开，同时出现一系列明暗相间的结构，（如图14-1所示），它实际上就是夫琅和费衍射条纹。
图14-2 实验观察到的单缝衍射的光强分布图
当光通过一狭缝时会产生衍射光，衍射图样中的极小值对应的角度由下式给出：
（14-1）
这里a表示缝宽，θ表示图样中心到第m级极小间的夹角，λ表示光的波长，m表示级次见图14-2所示。通常因为衍射角度较小，可以假设： ，根据三角关系有：
（14-2）
（14-3）
这里a为狭缝宽度，m为衍射级次，y 表示衍射中心到第m级极小间的距离，D表示从狭缝到光电传感器的距离，单缝衍射的如图所示。其光强分布的理论公式为：
（14-4）
其中
式中为单缝的宽度，为光的波长，为衍射角，为正入射（即＝0）时的入射光强，被称为单缝衍射因子，表征衍射光场内任一点相对光强（即）的强弱。
四、注意事项
1、不要用肉眼直视激光器输出光，防止造成伤害。
2、仪器放置处不可长时间受阳光照射。
3、激光器发出的光束应平行于工作平台的工作面。
4、光束应通过放入光路中的部件的中心，保证光束垂直入射到接收器上。
5、注意，在插拔线时，先关掉电源开关。
五、实验步骤
1、夫琅和费单缝衍射的观察与测量
选用半导体激光器、单缝模板、接收屏、二维手动扫描平台、光电传感器和光电转换器以及光具座组装测量装置，调节半导体激光器、可调狭缝、接收屏和光电传感器之间的位置，接通激光器电源，调节光路，使测量系统等高和共轴。选择狭缝调到某一宽度，从接收屏上观测到清晰的单缝衍射图样后，从光学导轨上取下接收屏，调节手动扫描平台，使衍射光斑照在光电传感器前的入射狭缝上。光电转换器的输出端接光功率计，接通电源和开关。
选择合适的入射光孔和光电传感器的放大倍数，确保在最小光强和最大光强处测得的信号强度不出现饱和现象，以便测得完好的衍射图象。一般光电转换器的输出电压不超过6V。
单缝板中的细缝不要人为损坏，弄脏后需用酒精棉小心檫洗。
用卷尺多次测量狭缝到光电传感器的距离，计算其平均值。
调节手动扫描平台，使光学传