实验6 单缝衍射.docx

实验 6 单缝衍射的相对光强分布
【实验目的】
1．观察单缝的夫琅和费衍射现象及用光电元件测量其相对光强分布
2．由单缝衍射相对光强分布曲线计算狭缝宽度
【仪器用具】
光具座、He-Ne激光器、减光片、可调单缝、光电池、光点检流计应把它从测量结果中作为背景而扣除。
【实验内容】
1．测定单缝衍射的相对光强分布
激光器、可调狭缝、光探头、观察屏等统称为光学元器件。激光器、观察屏安装在一维磁 性底座上，狭缝、光探头安装在二维磁性底座上。按图5在光具座上放置各元件，取Z = 1m。 光电池盒装在一个移测显微镜的测距机构上，所以光电池P可以沿X方向移动，这就是相当于 改变衍射角9gx/z）。我们在光电池前面还装了一个狭缝，以保证比较准确地测量任一位置x
激光器
的光强。
（1）粗调
①点燃激光器，取工作电
流5mA左右。一般在点燃半小时
后测量，以保证光强的稳定性。
先只摆放激光器和观察屏，调节
激光器底座，让激光束打在观察
屏上。屏上光点高度与激光器出光口高度一致，在水平面上确定一基准光路。将底座的开关拨 至 “on”。
摆上可调狭缝，狭缝沿竖直方向放置，与激光器出光口的距离不大于10cm。沿X方向 移动狭缝底座，使光束从狭缝穿过，观察屏上出现光斑或条纹，且条纹落在与光探头进光狭缝 垂直的水平线上。
调节狭缝底座上的螺杆，使光斑或条纹最亮。将底座的开关拨至“ on”。
调节狭缝宽度，使条纹中心亮纹的宽度约为 5mm。
放上光探头，探头尽可能靠近观察屏，使图5中的Z值尽可能大。沿X方向移动光探 头，使光探头读数最大。将底座的开关拨至“ on”。
至此，所有光学元器件底座的开关都拨至“on”的位置，粗调结束。
2）细调
分别调节狭缝底座的平移螺杆、光探头底座的平移螺杆和垂直调节旋钮，使得光功率读数 最大，上述任何一个旋钮改变，读数都变小。该最大值就是衍射条纹主极大的光强。
要求最大值读数在100~160“W之间，如若不符合要求，则可以调节狭缝的宽度，再按上述 方法进行一次细调。
（3）测量衍射条纹的光强
① 测量前先用黑纸遮挡光探头，对光功率读数进行调零。
② 调节光探头底座平移螺杆，在 X 方向上每隔 ~ 测一次光强（具体间隔由学生 根据光强读数变化的快慢自行调整）。从主极强一直测到第三条暗纹。由于条纹的对称性，单边 测量即可。
（4）记录光学元器件的位置
（5） 作出X〜/ /10关系曲线，将各个次极大的/ /10与理论结果进行比较，并由下面作
X 0 X 0
出的/〜1/Z2曲线来分析其比较结果。
X
（6） 由暗纹公式计算狭缝宽度a。
2． 检测光功率计的读数与入射光强的线性关系
光源采用白炽灯，光探头初始位置离白炽灯出光口的距离不小于10cm，初始光强读数不小 于实验 1 主极大的读数。
逐渐增大光探头与光源的距离，直至探头尽可能靠近观察屏。每隔5cm测一次光强。每个 位置读数前都必需在X和Y方向上微移光探头，使光强读数最大。
作出/ ~1/Z2曲线，讨论是否线性。
X
【思考题】
1．当缝宽增加一倍时，衍射花样的光强和条纹的宽度将会怎样改变？如缝宽减半。又怎样 改变？
2．检查光电池工件线性时，能否用激光光源？ 3．使用光电池应注意那些问题？光电池进