【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 4.7%, 1.7%, 0.80%, …. 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. 光路如图.(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/mmI/I0-1 级28.00 577.6 0 级33.4012277.2 1 级32.80 597.6表格 2 显微镜测量缝宽数据次数x0x1130.93030.7990.131229.66429.5130.151329.71829.5710.147平均值--0.143表格 3 实验装置数据衍射元件到接收屏距离 L激光波长 λ83.70cm632.8nm(1) 次级强和主极强的光强比(2) 显微镜测得的缝宽(3) 运用衍射原理的公式计算得到的缝宽即(打印图像和手绘的衍射图样附在最后)【分析与讨论】在实验中我选取的扫描点的间隔为 0.1mm, 这是因为考虑到 L 的误差的影响. 由于灯光的原因和接收屏在仪器里面看不到的原因, 估量 L 与实际值的误差在 2cm 左右. 所以假如我...
