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1、单缝衍射与光强分布测量一 实验目的1 观察单缝夫琅禾费衍射现象2 学习利用光电元件测量相对光强的实验方法，观察单缝衍射中相对光强分布规律，并测出单缝宽度二 实验仪器氦氖激光器及光源 可调单缝 硅光电池移动装置 数字万用表 示波器 光具座各种支架三 实验原理1 产生夫琅禾费衍射的实验装置 夫琅禾费衍射要求光源和接收屏都距离衍射屏无限远，即入射光和衍射光都是平行光。在实际中，距离无限远是办不到的，下面介绍两种实验室中接收夫琅禾费衍射常采用的装置（1） “焦面接收”装置把光源放在凸透镜的前焦面上，把接收屏放在凸透镜的后焦面上，则由几何光学可知，与狭缝的距离相当于无限远。（2） “远场接收”装置在满足
2、一定条件时候，也可以不用上述两种透镜，而获得夫琅禾费衍射图样。这个条件是：1 衍射屏透光部分线度很小而且离光源很远，即满足：其中，为与接受屏的距离以上所说的两个条件叫做夫琅禾费“远场条件”。理论上计算得出夫琅和费单缝衍射图样的光强分布规律为 （1）当时，光强具有极大值：，称为中央主极大当 (2)时，此时出现暗条纹，与此对应的位置为暗条纹中心。实际上，很小，因此（2）式可以写成 （2）除中央主极大以外，两相邻暗纹之间有一个次级大，这些次级大位置分别在 其相对光强分别为 若以下图所示远场接收光路显示衍射图，衍射角时，接受屏P上坐标与衍射角近似有下列关系： （3）比较（2）和（3）可得 （4）由以上
3、讨论可知：（1）中央亮条纹的宽度由的两个暗条纹的衍射角所确定。即中央亮条纹的角宽度为 （2) 其余亮条纹的角宽度为。故中央亮条纹的角宽度为其余各亮纹角宽度的两倍（3) 衍射斑角宽与缝宽成反比，即小，大，衍射条纹铺展宽；缝宽增加，各级条纹向中央收缩；当缝宽a足够大时候，衍射现象不明显，可忽略不计，此时将光看成沿直线传播。四 实验内容本实验可以证明单缝与接收屏距离满足条件时，可以认为是夫琅禾费衍射1 观察单缝衍射现象（1）按照下图在导轨上安放好装置，注意保持共轴等高等条件（2）打开激光器电源开关。取工作电流5mA左右，一般应在激光器点燃半小时后后测量，以保证光强稳定性（3）调节单缝与观察屏之间的位置，观察衍射图样。调整单缝宽度使它由宽变窄。再由窄到宽，重复数次，观察屏上呈现光场的变化情况。调整缝宽，使屏上呈现一清晰的衍射图样。比较各级亮条纹的宽度以及他们的亮度分布情况二 测量单缝衍射图样的相对光强分布（1） 调节缝宽，使屏上呈现出清晰的衍射图样（2） 固定缝宽，将硅光电池输出接到数字万用表上，测量不同位置上的光强。（3） 将所测的数据归一化（4） 从分布曲线可测得对于的各衍射暗纹间距，测出单缝到光电池的距离Z，将和代入（4），计算相应的宽度a，求出平均值
