实验33-单缝衍射2.ppt

实验名称:
应用计算机
测定单缝衍射的光强度分布与缝宽
实验目的
实验原理及背景知识介绍
实验内容
实验仪器介绍
实验步骤
注意事项
实际操作
思考题
实验目的:
了解单缝衍射现象及其应用。
运用计算机及传感器测定单缝衍射光强度分布与单缝缝宽。
培养运用计算机及科学工作室接口进行综合物理实验的能力。
实验原理及背景知识介绍:
光在传播过程中经过障碍物,如狭缝、小孔、不透明物体的边缘、细线等时,一部分光会传播到几何阴影中去,产生衍射现象。
单缝衍射有两种:一种是菲涅耳衍射,单缝距光源和接收屏均为有限远;另一种是夫琅和费衍射,单缝距光源和接收屏均为无限远或者相当于无限远,此时入射光与衍射光均可看做平行光。本实验单缝与采光屏的距离远大于单缝宽度,所以可以看成是夫琅和费衍射现象。
夫琅和费(Joseph Faunhofer)
~。德国人。天体物理学之父。他于1815年制成第一架分光镜;第一个用钠火焰的黄光作为单色光源;并制造出许多当时最佳的折射望远镜。于1821年研究单缝衍射(夫琅和费衍射)现象,并制成衍射光柵。1823年得出光柵方程式。1824年创制配有转仪镜的赤道式装置的望远镜。
当用散射角极小的激光器产生激光束,通过一条很细的狭缝(~),,就可看到衍射条纹,它实际上就是夫琅和费衍射条纹,如图1所示。
图1 单缝衍射光强分布曲线图
由惠更斯-菲涅耳原理可严格计算出单缝衍射光强相对分布:单缝衍射各级明纹光强分布不同,中央明纹和其它明纹的角宽度不同,暗条纹等间距;而次极大彼此不等间距,但随着级数k的增加,趋于等间距。本实验通过测量±K极暗纹的间距Dk,根据衍射现象中暗纹形成原理得出缝宽的计算公式:
( k=1、2、3 …) (1)
实验内容:

利用配有不同缝宽的演示单缝装置,观察不同
缝宽的单缝衍射现象,并记录观察到的实验现象。

利用单缝装置,测量出±2级以上暗纹之间的距离D±k,重复读数8次以上。用光具座上米尺测量单缝位置和采光屏的位置各一次。根据公式(1)可算出缝宽。
实验仪器介绍:



光传感器
光传感器用于检测光的相对光强度。传感器的增益分为可以改变的1、10、100三个档位,其信号输出端接入科学工作室的模拟接口。传感器通光口采光屏处安装有光圈调节装置。
光传感器通光口