【实验名称】光衍射的定量讨论【目的要求】1
掌握在光学平台上组装, 调整光德衍射实验光路;2
观察并定量测定不同衍射元件产生的光衍射图样;3
了解光强测量的一种方法;4
学习微机自动控测衍射光强分布谱和相关参量
【仪器用具】光学平台及附件, 氦氖激光器及电源, 衍射元件(单缝), 反射镜, 光探测器, A/D 转换器, 微机, 打印机, 显微镜
【实验原理】1
衍射光强分布谱(1) 实验光路实验光路图如图
本次实验使用远场接收装置
因为使用的激光束平行度比较好, 因此光源和衍射元件间可省略透镜
(2) 单缝夫琅禾费衍射光强理论计算公式,其中 I0为自由传播时的光强, a 为缝宽, θ 为衍射角
零级斑即主极强出现在处, 高级衍射斑即次级强出现在, , , …, 的位置, 各级次级强的光强与入射光强比值分别为 4
80%, …
此外, 在θzxx’rro单缝衍射光强分布谱上还有暗斑, 依次出现在, , , …
(3) 多缝夫琅禾费衍射光强理论计算公式,其中 d 为缝间的宽度
主极强位置与 N 无关, 主极强宽度随 N 增加而减小
(4) 圆孔夫琅禾费衍射光强理论计算公式,(5) 矩孔夫琅禾费衍射光强理论计算公式,,2
光强测定原理利用光栅线位移传感器来测量衍射光强线分布
光栅线位移传感原理:其中 m 为莫尔条纹宽度, d 是两块透明光栅的光栅常数, θ 是它们的夹角
【实验内容】1
单缝衍射光强分布谱观测(1) 打开电源, 调整光路
(2) 调整光路, 直到获得满意的衍射光强分布谱
(3) 测量主极强, 次级强和它们比值的大小
(4) 计算单缝宽度, 并与显微镜测量的结果比较(5) 打印衍射分布谱2
各种衍射元件的夫琅禾费衍射图样的观测激光器探测元件光强放大A/D转换微机【实验数据】表格 1 衍射主极强和次级强出现及强度级数坐标/m
