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1、光的夫琅和费衍射专题实验报告光的夫琅和费衍射机电1005 李尚兵10221124实验报告数据处理：一用光电池测波长:位置读数（mm）光电流偏转格数Sin=(b-bo)/LI/Io11.98 86 0 112.18 85 0.000350877 0.98837209312.38 81 0.000701754 0.94186046512.58 74 0.001052631 0.86046511612.78 65 0.001403508 0.75581395312.98 57 0.001754385 0.66279069813.18 45 0.002105262 0.52325581413.38 3
2、4 0.002456138 0.39534883713.58 25 0.002807014 0.29069767413.78 16 0.003157889 0.18604651213.98 10 0.003508765 0.1162790714.18 5 0.00385964 0.05813953514.38 2 0.004210514 0.02325581414.58 0 0.004561388 014.78 0 0.004912261 014.98 1 0.005263134 0.01162790715.18 2 0.005614006 0.02325581415.38 3 0.00596
3、4877 0.03488372115.58 4 0.006315747 0.04651162815.78 5 0.006666617 0.05813953515.98 5 0.007017486 0.05813953516.18 4 0.007368354 0.04651162816.38 3 0.007719222 0.03488372116.58 2 0.008070088 0.02325581416.78 1 0.008420953 0.01162790716.98 0 0.008771817 017.18 0 0.00912268 0得到对称数据为：光电流偏转格数Sin=(b-bo)/
4、LI/Io86 0 185 -0.000350877 0.988372093 81 -0.000701754 0.941860465 74 -0.001052631 0.860465116 65 -0.001403508 0.755813953 57 -0.001754385 0.662790698 45 -0.002105262 0.52325581434 -0.002456138 0.39534883725 -0.002807014 0.29069767416 -0.003157889 0.18604651210 -0.003508765 0.116279075 -0.00385964 0
5、.0581395352 -0.004210514 0.0232558140 -0.004561388 00 -0.004912261 01 -0.005263134 0.0116279072 -0.005614006 0.0232558143 -0.005964877 0.0348837214 -0.006315747 0.0465116285 -0.006666617 0.0581395355 -0.007017486 0.0581395354 -0.007368354 0.0465116283 -0.007719222 0.0348837212 -0.008070088 0.0232558
6、141 -0.008420953 0.0116279070 -0.008771817 00 -0.00912268 0画出光强分布图：分析：实验中：d=2.17-1.98=0.19mm，L=98-41=57cm计算波长，取一级暗纹：1=0.0047*0.19mm=893nm取二级暗纹：2=(0.0089*0.19mm)/2=845.5nm平均波长：=(1+2)/2=869.2nm 二CCD+示波器测得数据： T(U(V) sin（）I/Io S)0 56 0 0.96428640 55 0.000491 0.94642980 50 0.000983 0.857143140 40 0.00172
7、 0.678571 190 30 0.002334 0.5260 20 0.003194 0.321429330 10 0.004054 0.142857380 6 0.004668 0.071429430 4 0.005282 0.035714 500 7 0.006142 0.089286 550 8 0.006756 0.107143 600 9 0.007371 0.125700 7 0.008599 0.089286750 6 0.009213 0.071429 800 4 0.009828 0.035714 870 2 0.010688 0对称数据：-sin（） I/Io0 0.9
8、64286-0.00049 0.946429-0.00098 0.857143-0.00172 0.678571-0.00233 0.5-0.00319 0.321429-0.00405 0.142857-0.00467 0.071429-0.00528 0.035714-0.00614 0.089286-0.00676 0.107143-0.00737 0.125-0.0086 0.089286-0.00921 0.071429-0.00983 0.035714-0.01069 0做出光强分布图： 分析：实验测得：L=98-6.4=92.6cm，d=0.16mm；=869.2nm（前面测得）
9、。由图可计算出（取二级暗纹处）：d=2/sin=0.17mm误差：|0.17-0.16|/0.16=6.25%，还是比较准的。 微波布拉格衍射实验数据：角度 I（100）I（110）（）20 40 121 42 022 30 023 8 024 2 025 3 026 3 027 1 028 0 029 0 030 0 231 1 532 0 733 0 934 0 635 0 436 0 237 0 138 0 039 0 040 0 041 0 042 0 043 0 044 0 045 1 046 2 047 4 048 8 049 9 050 10 051 7 052 5 053 3
10、054 1 055 0 056 0 057 0 058 0 059 0 0 60 0 0 光的衍射专题机电1005班李尚兵（10221124）在学习完光的波动专题并且做完专题试验之后，对光的波动性及其光的衍射有了进一步的认识。光的波动性集中体现在光的干涉和光的衍射两个方面。这里就分五个方面谈谈自己的认识。1.光波衍射的基本概念光绕过障碍物偏离直线传播路径而进入阴影区里的现象，叫光的衍射。光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性。光波遇到障碍物以后会或多或少地偏离几何光学传播定律的现象。几何光学表明，光在均匀媒质中按直线定律传播，光在两种媒质的分界面按反射定律和折射定律传播。但是，光是一种电磁波
11、，当一束光通过有孔的屏障以后，其强度可以波及到按直线传播定律所划定的几何阴影区内，也使得几何照明区内出现某些暗斑或暗纹。总之，衍射效应使得障碍物后空间的光强分布既区别于几何光学给出的光强分布，又区别于光波自由传播时的光强分布，衍射光强有了一种重新分布。衍射使得一切几何影界失去了明锐的边缘。意大利物理学家和天文学家F.M.格里马尔迪在17世纪首先精确地描述了光的衍射现象，150年以后，法国物理学家A.-J.菲涅耳于19世纪最早阐明了这一现象。2.光波衍射的特点由于光的波长很短，只有十分之几微米，通常物体都比它大得多，所以当光射向一个针孔、一条狭缝、一根细丝时，可以清楚地看到光的衍射。用单色光照射
12、时效果好一些，如果用复色光，则看到的衍射图案是彩色的。衍射是一切波所共有的传播行为。日常生活中声波的衍射、水波的衍射、广播段无线电波的衍射是随时随地发生的，易为人觉察。但是，光的衍射现象却不易为人们所觉察，这是因为可见光的波长很短，以及普通光源是非相干的面光源。当用一束强光照明小孔、圆屏、狭缝、细丝、刀口、直边等障碍物时，在足够远的屏幕上会出现一幅幅不同的衍射图样。在实验室中，过去用碳弧灯这类强点光源，而目前广泛采用氦氖激光器作光源来显示衍射现象，收到了良好的效果。衍射现象具有两个鲜明的特点：光束在衍射屏上的某一方位受到限制，则远处屏幕上的衍射强度就沿该方向扩展开来。若光孔线度越小，光束受限制
13、得越厉害，则衍射范围越加弥漫。理论上表明光孔横向线度与衍射发散角之间存在反比关系。3.光波衍射的种类单缝衍射当狭缝很宽时，缝的宽度远远大于光的波长，衍射现象极不明显，光沿直线传播，在屏上产生一条跟缝宽度相当的亮线；但当缝的宽度调到很窄，可以跟光波相比拟时，光通过缝后就明显偏离了直线传播方向，照射到屏上相当宽的地方，并且出现了明暗相间的衍射条纹，纹缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，。但亮度越来越暗。 小孔衍射 当孔半径较大时，光沿直线传播，在屏上得到一个按直线传播计算出来一样大小的亮光圆斑；减小孔的半径，屏上将出现按直线传播计算出来的倒立的光源的像，即小孔成像；继续减小孔的半径，屏上将出现明暗
14、相间的圆形衍射光环。实验室里为了观察衍射现象，总是由光源、衍射屏和接收衍射图样的屏幕(称为接收屏)组成一个衍射系统。为了研究的方便，通常根据衍射系统中三者的相互距离的大小，将衍射现象分为两类，一类称为菲涅耳衍射，另一类称为夫琅禾费(J.Fraunhofer, 1787- 1826)衍射。所谓菲涅耳衍射，就是当光源到衍射屏的距离或接收屏到衍射屏的距离不是无限大时，或两者都不是无限大时所发生的衍射现象。可见在菲涅耳衍射中，入射光或衍射光不是平行光，或两者都不是平行光，如图13-15(a)所示。所谓夫琅禾费衍射，就是当光源到衍射屏的距离和接收屏到衍射屏的距离都是无限大时，所发生的衍射现象。可见在夫琅禾费衍射中入射光和衍射到接收屏上任意一点的光都是平行光4.衍射的应用光的衍射决定光学仪器的分辨本领。气体或液体中的大量悬浮粒子对光的散射，衍射也起重要的作用。在现代光学乃至现代物理学和科学技术中，光的衍射得到了越来越广泛的应用。衍射应用大致可以概括为以下四个方面：衍射用于光谱分析。如衍射光栅光谱仪。衍射用于结构分析。衍射图样对精细结构有一种相当敏感的“放大”作用,故而利用图样分析结构,如X射线结构学。衍射成像。在相干光成像系统中,引进两次衍射成像概念，由此发展成为空间滤波技术和光学信息处理。光瞳衍射导出成像仪器的分辨本领。衍射再现波阵面。这是全息术原
