测定夫琅禾费衍射实验教学文稿

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1、测定夫琅禾费衍射实验教学文稿 测定夫琅禾费衍射实 验 测定单缝衍射的光强分布 【教学目的】 观察单缝衍射现象，加深对衍射理论的理解。 会用光电元件测量单缝衍射的相对光强分布，掌握其分布规律。 学会用衍射法测量微小量。 【教学重点】 1.夫琅禾费衍射理论 2.夫琅禾费单缝衍射装置 3.用光电元件测量单缝衍射的相对光强分布，衍射法测量微小量 【教学难点】 夫琅禾费单缝衍射光路及光强分布规律 【课程讲授】 提问：1. 缝宽的变化对衍射条纹有什么影响？ 2. 夫琅和费衍射应符合什么条件？ 一、实验原理 光的衍射现象是光的波动性的重要表现。根据光源及观察衍射图象的屏幕（衍射屏）到产生衍射的障碍物的距离不

2、同，分为菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射两种，前者是光源和衍射屏到衍射物的距离为有限远时的衍射，即所谓近场衍射；后者则为无限远时的衍射，即所谓远场衍射。要实现夫琅禾费衍射，必须保证光源至单缝的距离和单缝到衍射屏的距离均为无限远（或相当于无限远），即要求照射到单缝上的入射光、衍射光都为平行光，屏应放到相当远处，在实验中只用两个透镜即可达到此要求。实验光路如图1所示， 图1 夫琅禾费单缝衍射光路图 与狭缝E 垂直的衍射光束会聚于屏上P 0处，是中央明纹的中心，光强最大，设 为I 0，与光轴方向成角的衍射光束会聚于屏上P A 处，P A 的光强由计算可得： 式中，b 为狭缝的宽度，为单色光的波长，当0=时，

3、光强最大，称为主极大，主极大的强度决定于光强的强度和缝的宽度。 当k =，即： 时，出现暗条纹。 除了主极大之外，两相邻暗纹之间都有一个次极大，由数学计算可得出现这些次极大的位置在=1.43，2.46，3.47，这些次极大的相对光强I/I 0依次为0.047，0.017，0.008， 220sin I I A =)sin ( b =b K =sin ） ，?=321(K 图2 夫琅禾费衍射的光强分布 夫琅禾费衍射的光强分布如图2所示。 图3 夫琅禾费单缝衍射的简化装置 用氦氖激光器作光源，则由于激光束的方向性好，能量集中，且缝的宽度b 一般很小，这样就可以不用透镜L1，若观察屏（接受器）距离狭缝也较远（即D远大于b）则透镜L2也可以不用，这样夫琅禾费单缝衍射装置就简化为图3，这时， 由上二式可得二、实验装置 D x/ tan sin= x D K b/ = 2 / 2