大物实验3 光学实验 单缝衍射光强分布以及缝宽测定 李六六.doc

实验二 单缝衍射的光强分布和缝宽测定

〔武汉大学 物理科学与技术学院 物基天眷班 湖北省 武汉市〕
【摘要】 单缝衍射是光的波动性的证明，本实验通过光电转化法，
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*接近主极大及次级大的光电流值
中央主极大以及次级大位置
位置
光电流
距主极大距离
中央主极大


一级次级大






二级次级大






1，测量夫琅禾费单缝衍射光强分布
用origin处理数据，spline connected拟合曲线，得到图像：

从拟合图像上来看，，，说明拟合图像只能在一定程度上反响光强分布，并不完全与实际一致；但所拟合的图像仍不失为一个较好的近似，从图像上仍可以得到许多有用的信息，例如主极大光电流近似为一级次级大的20倍，又由光电流的强度与入射光的强度成正比，可知与，即吻合较好。
2，测量单缝宽度a
对于一级次极大，，二级次极大，，其中l=,得：
那么
-=,相对误差为。
3，调节可变单缝的宽度，观察衍射图样的变化。
实验中可以发现，缝宽越小，单缝衍射的主极大宽度越大，但不改变主极大的位置，这与理论公式相吻合；实验中还发现缝宽对主极大的光电流值有很大影响，，,；，可见缝宽越大，通过的光越多，光电流越大。
六，实验结果及讨论
本实验在光具座上，利用半导体激光和光电池，由光电转化法测得了单缝衍射光强的分布；同时由主极大以及次级大的位置求出了单缝的缝宽，并与实际缝宽作比拟。
实验的重点以及难点在于主极大及次级大的位置的测量，由于螺距差的影响，手轮不可反方向旋转，故为了使实验更加顺利，可以先预实验，测得主极大以及次级大的大概位置，然后再重新测量，同时考虑螺距差的影响，在极大值坐标附近即缓慢旋转位置，可得到较为准确的极值位置。
，从光强分布上面可以得到许多有用的信息，验证相关的理论结论；但是所拟合的图相并不完全与实际吻合，有一些偏差。最后得出的单缝宽度实验值与理论值的误差较大，分析主要原因有两点：
理论上光电流应该左右对称，从实验数据表上看出光电流右侧比左侧偏大，可能是狭缝并未严格竖直，导致衍射条纹的分布在光电池上倾斜，这样测出的极大值间距实际上只是真实值的投影，致使测量结果偏小。
另一个主要原因在于单缝宽度的实验测定，尤其是认定缝宽为零的标准