实验十五 夫琅和费圆孔衍射 实验目的 1、了解圆孔的夫琅和费衍射现象。 2、掌握用衍射测圆孔的直径的方法。 实验装置(图15-1) 1:钠灯 2:小孔(φ1m m ) 3:衍射孔(φ0.2-0.5m m ) 4:三维调节干版架 (SZ-18) 5:透镜 (f ,=70m m ) 6:X 轴旋转二维架 (SZ-06) 7:测微目镜 8:光源二维调节架 (SZ-19) 9:三维平移底座(SZ-01) 10:二维平移底座 (SZ-02) 11:二维平移底座 (SZ-02)910123456 7811 图 15-1 实验原理 原理图如图15-2 ⊗1f−1Ly0PLf ′a圆孔 图 15-2 38衍射图样为图15-3: 图15-3 经理论推导的衍射的光强分布为: 210))(2(mmJII = λθπ=/sin2 am,是一阶贝塞耳函数。 )(1 mJ圆孔衍射的第一暗纹的条件:aλ=θ61.0sin 则中央零级亮纹斑(爱里斑)的角半径: a/61.0λ≈θΔ 线半径:fal′⋅λ=/61.02 爱里斑的直径:λ′=afe22.1 实验中,已知波长,透镜焦距οA5893=λf ′,圆孔半径a,用测微目镜测出爱里斑的直径,从而验证公式λ′=afe22.1 实验内容 1、调整光路,调节衍射条纹。 2、用测微目镜则出爱里斑的直径。 3、验证公式λ′=afe22.1 4、改变圆孔的半径a,进一步测量和验证。 39实验步骤 1)参照图15-1 沿平台米尺安排各器件,调节共轴,获得衍射图样。 2)在黑暗环境用测微目镜测量艾里斑的直径e,据已知波长(λ=589.3nm)、衍射小孔半径a 和物镜焦距 f’,可验证公式λafe'22.1= 实验注意事项 1、圆孔不能太大。 2、观察在焦平面上观察。 3、测圆斑的直径时圆心要选准并两边相切。 4、测量时要避免回程误差。 实验讨论思考题 1、请证明圆孔的夫琅和费衍射的光强分布为:210))(2(mmJII = 2、当圆孔直径增大或减小时,衍射条纹如何变化? 3、当入射光的波长改变时,衍射条纹如何变化? 4、如果透镜L 不放,衍射结果如何? 40实验十六 菲涅耳单缝衍射观察和分析 实验目的 1、了解菲涅耳衍射的条件及观察。 2、了解菲涅耳衍射和夫琅和费衍射的转化。 实验装置(图 16-1) 1:光源二维调节架 (SZ-19) 2:He-Ne 激光器 3:扩束器(f ,=6.2m m ) 4:二维调节架 5:可调狭缝 6:白屏 (SZ-13) 7:升降调节底座(SZ-03) 8:三维平移底座(SZ-01) 9:二维平移底座(SZ-02) 10:升降调节底座(SZ-03)69234581107 图 16-1 实验原理 菲涅耳单缝衍射的原理图如图 16-2 激光器透镜单缝观察屏 ...